У вигляді молекул існують одноелементні гази, наприклад H2, Cl2, багато несолеподыбних неорганічних речовини, наприклад HCl, H2O, NH3, CO2, і майже всі органічні речовини, тобто сполуки карбону. У молекулах атоми елементів пов’язані між собою ковалентними зв’язками. Молекули електронейтральні; речовини, що складаються з молекул особливо з чисто ковалентними зв’язками, не проводять електричний струм.
Наявність ковалентних зв’язків в молекулі обумовлює її стійкість, що пояснюється сильною електростатичною взаємодією між позитивно зарядженими атомними ядрами і негативно зарядженими зв’язуючими електронами.
Для того, щоб стала можливою хімічна реакція між молекулами речовин, необхідно забезпечити руйнування міцних ковалентних зв’язків (або хоча б частини цих зв’язків) в молекулах. Саме тому хімічні реакції між молекулярними речовинами протікають, як це характерно для органічної хімії, значно повільніше, ніж типові реакцыъ для неорганічної хімії між іонними сполуками.
На противагу міцним ковалентним зв’язкам між атомами в молекулах, зв’язування між молекулами речовини дуже слабке, навіть якщо це зв’язування забезпечує вже при 20*С утворення молекулярної кристалічної решітки. Наприклад, такі тверді при звичайних умовах молекулярні речовини, як йод I2, фенол C6H5OH, і нафталін C10H8, набагато легше в порівнянні з іонними сполуками (солями) переходять в газоподібний стан. Ще легше досягається такий перехід у рідких молекулярних речовинах, наприклад у брому Br2, води H2O, і етанолу C2H5OH. Відомо досить багато і газоподібних молекулярних речовин: хлор Cl2, амоніак NH3, метан CH4 та ін.
Молекулярні речовини, як правило, мають низькі температури плавлення і кипіння, тому їх часто називають летючими речовинами. Летючість зазвичай зменшується при збільшенні розмірів молекул. Ковалентні речовини, молекули яких мають дуже великі розміри (макромолекули), практично нелеткі. До таких речовин відносяться, наприклад, крохмаль, целюлоза, пластмаси, штучні волокна. Тверді макромолекулярні (полімерні) речовини розкладаються при нагріванні ще до того, як для них досягається газоподібний, а нерідко і рідкий стан.
Міжмолекулярна взаємодія здійснюється завдяки дії між молекулами, незалежно від того, є вони полярними чи ні, сил Ван-дер-Ваальса. Ці сили названі так тому, що вперше міжмолекулярну взаємодію став враховувати голландський фізик Ван-дерВаальс (1873 рік) при поясненні властивостей реальних газів і рідин. Міжмолекулярна взаємодія нейтральних частинок речовини (молекул, атомів) має електричну природу і полягає в електростатичному тяжінні між полярними або неполярними частинками. Тяжіння між полярними частинками досягається поділом електричних ефективних зарядів всередині цих частинок, тобто наявністю у цих частинок постійних електричних диполів. У неполярних частинках диполі індукуються (так звані наведені тимчасові диполі), що також обумовлює тяжіння таких частинок. Постійні і наведені диполі виникають внаслідок руху електронів усередині електронної оболонки атомів і молекул, тому всі нейтральні частинки в реальних газах, рідинах і твердих речовинах здійснюють взаємний вплив одина на одну, ці частинки не є незалежними.
Ковалентні зв’язки існують і в атомних кристалічних решітках. Атомні кристалічні решітки утворюються у небагатьох речовин в твердому стані. Типовим прикладом атомної кристалічної решітки є алмаз – одна з форм існування у вільному вигляді елемента карбон. В атомній кристалічній решітці алмазу кожен атом карбону пов’язаний з чотирма сусідніми атомами карбону. Тому алмаз і всі інші речовини, що мають атомну кристалічну решітку, наприклад SiC і B4C, відрізняються надзвичайною твердістю і високими температурами плавлення і кипіння. Такі речовини часто об’єднують груповою назвою алмазоподібні речовини.