Molekularna formula je oznaka koja se koristi za opisivanje sastava tvari. Većina formula je napisana na način koji također daje neke detalje o strukturi veze materijala. Povezana notacija uključuje empirijske formule. Neki materijali se ne mogu točno prikazati korištenjem molekularnih formula.
Materija se sastoji od atoma, najmanje količine mase koja zadržava kemijska svojstva kada se podijeli. Atomi se na različite načine vežu u molekule. Molekularna formula predstavlja elementarni sastav jedne molekule.
Molekularna formula vode je H2O. Broj dva označava dva atoma vodika u molekuli. O se pojavljuje bez broja, što znači jedan atom kisika. Ovisno o tekstu, brojevi se mogu pisati bez indeksa. Ručno pisane formule uvijek koriste indeks.
Propan je sastavni dio prirodnog plina. Ovaj ugljikovodik ima tri ugljika s linearnim vezama koje tvore ravan lanac. Ugljični lanac okružen je s osam molekula vodika. Molekularna formula je C3H8. U procesu rafiniranja, nešto propana će reagirati da nastane ciklopropan. Ciklopropan je trokutasta molekula okružena opet sa šest atoma vodika, s molekulskom formulom C3H6.
Molekula vodika, H2, izgubljena je u proizvodnji ciklopropana. Moguće su i druge reakcije, uključujući gubitak molekule vodika između dva od tri ugljika. Propen, koji ima dvostruku vezu između prvog i drugog ugljika, također ima molekularnu formulu C3H6. Iako formula C3H8 mora biti propan, C3H6 nije dovoljna informacija za identifikaciju spoja.
Empirijska formula je zapisana kao najmanja ponavljajuća jedinica molekule. Zapis zahtijeva da indeksi u formuli budu pozitivni cijeli brojevi. Molekularne i empirijske formule za glukozu su C6H12O6 odnosno CH2O. U ovom slučaju za konstruiranje molekule potrebno je šest empirijskih formula glukoze. Empirijske formule mogu se smatrati najmanjim zajedničkim nazivnikom.
Molekularne formule koriste se za izračunavanje molekularne težine materijala, koje zauzvrat daju vrijednosti za određivanje broja molekula ili iona prisutnih u danoj masi materijala. Ovi izračuni su potrebni za procjenu rezultata reakcije ili za pripremu otopine poznate koncentracije. Molekularne formule nisu izravna mjera gustoće ili mase, ili stanja postojanja.
Makromolekule, prirodne i sintetske, teško je okarakterizirati njihovim molekularnim formulama. Ove dugolančane molekule često imaju točke grananja s vlastitim dugim lancima. Obično se monomer, ili početna kemikalija iz koje je polimer izveden, koristi kao pseudomolekularna formula. Polietilen se proizvodi uklanjanjem molekule vodika iz etana kako bi se formirao etan koji potom polimerizira. Ima jedinicu koja se ponavlja (CH2)n, pri čemu n predstavlja nepoznat, ali veliki broj.