Molekulaarne geomeetria ehk molekulaarstruktuur on aatomite kolmemõõtmeline paigutus molekulis. Oluline on osata ette näha ja mõista molekuli molekulaarstruktuuri, kuna paljud aine omadused on määratud selle geomeetriaga. Nende omaduste näideteks on polaarsus, magnetism, faas, värv ja keemiline reaktsioonivõime. Molekulaarset geomeetriat võib kasutada ka bioloogilise aktiivsuse ennustamiseks, ravimite kavandamiseks või molekuli funktsiooni dešifreerimiseks.
Molekuli kolmemõõtmelise struktuuri määravad selle valentselektronid, mitte tuum või muud aatomites olevad elektronid. Aatomi välimised elektronid on selle aatomid valentselektronid. Valentselektronid on elektronid, mis on kõige sagedamini seotud võlakirjade moodustamisel ja molekulide valmistamine.
Siin on diagramm, mis kirjeldab molekulide tavalist geomeetriat vastavalt nende sidumiskäitumisele. Selle klahvi kasutamiseks esimene viik välja Lewise struktuur molekuli jaoks. Loendage, kui palju elektronpaare on olemas, kaasa arvatud mõlemad
paaride liimimine ja üksikud paarid. Käsitlege nii kahe- kui ka kolmiksidemeid nii, nagu oleksid nad üksikute elektronide paarid. Keskmist aatomit tähistatakse A-ga. B tähistab A ümbritsevaid aatomeid. E näitab üksikute elektronide paaride arvu. Võla nurgad ennustatakse järgmises järjekorras:Lineaarse molekulaarse geomeetriaga molekulis on tsentraalse aatomi ümber kaks elektronpaari, 2 siduvat elektronide paari ja 0 üksikpaari. Ideaalne sidenurk on 180 °.
Molekulaarse geomeetria ennustamiseks võite kasutada Lewise struktuure, kuid kõige parem on neid ennustusi eksperimentaalselt kontrollida. Molekulide pildistamiseks ning nende vibratsiooni ja pöörde neeldumise tundmaõppimiseks võib kasutada mitmeid analüüsimeetodeid. Näited hõlmavad röntgenkristallograafiat, neutrondifraktsiooni, infrapuna (IR) spektroskoopiat, Ramani spektroskoopiat, elektronide difraktsiooni ja mikrolaine spektroskoopiat. Parim struktuuri määramine toimub madalal temperatuuril, kuna temperatuuri tõstmine annab molekulidele rohkem energiat, mis võib põhjustada konformatsioonimuutusi. Aine molekulaarne geomeetria võib olla erinev sõltuvalt sellest, kas proov on tahke, vedel, gaas või lahuse osa.