La géométrie moléculaire est un terme décrivant la forme tridimensionnelle d'une molécule, étant donné le nombre de paires libres et les atomes liés autour d'un atome central. Toutes les paires libres - paires d'électrons non liées - sont utilisés pour déterminer la géométrie de pair d'électrons et doivent être pris en compte dans la forme de la molécule en raison de leur action répulsive sur les paires d'électrons liés. Cette répulsion entre les électrons est ce qui affecte les angles entre les atomes liés et des doublets libres autour de l'atome central. Ces angles, plutôt que le nombre d'atomes liés à l'atome central, définissent la géométrie moléculaire de molécules liées de manière covalente. Graphiques comparant la géométrie de pair d'électrons et de la géométrie moléculaire sont couramment utilisés pour montrer les effets de paires libres sur la forme de la molécule, en tant que molécules sans paires seules ont la même géométrie moléculaire et paire d'électrons.
Une théorie simple de la façon dont les électrons se comportent est utilisée pour prédire la forme d'une molécule. La théorie de Valence Shell Electron Pair Répulsion (VSEPR) indique que les paires liées et seuls des électrons de valence se placeront aussi éloignés les uns des autres comme ils le peuvent. L'utilisation de cette théorie, la forme géométrique de composés moléculaires simples peut être déterminée avec précision. D'autres méthodes, telles que la cristallographie aux rayons X, sont nécessaires pour décrire la forme de molécules organiques complexes, y compris du matériel génétique et des protéines.
La molécule la plus simple a un atome central avec deux atomes supplémentaires liés à elle. Selon la théorie de RPEV, les deux atomes liés vont se positionner aussi éloignées l'une de l'autre que possible, ce qui entraîne une forme moléculaire linéaire. Les angles entre les liaisons sont de 180 degrés. Molécules liées de manière covalente avec trois atomes autour d'un atome central et pas de paires seules ont une forme trigonale plane. Cette molécule a des angles de 120 ° entre les trois atomes attachés et repose à plat dans un plan unique.
Afin de positionner chaque atome lié aussi loin que possible, une molécule avec quatre atomes entourant un atome central et aucunes paires libres a une forme de tétraèdre. Chaque liaison angle est 109,5 degrés, formant un tétraèdre avec l'atome central à l'intérieur. Dans cette même manière, avec chaque atome complémentaire lié à l'atome central, les changements de forme que les atomes liés repoussent l'une de l'autre. Avec la présence de paires d'électrons libres, de la géométrie moléculaire des changements d'atomes, en tant que la paire libre exerce également une répulsion. Une molécule à trois atomes et une paire libre entourant un atome central aura une forme de pyramide trigonale, avec l'atome central au sommet de la pyramide et les trois atomes attachés poussés par la paire libre dans une position au-dessous de l'atome central.