我們在原子分子論一節中已經對分子有了初步的認識。在世間萬物的微觀結構中，分子是比原子更為重要的一個層次。由於宇宙運動的曆史原因，原子的種類是有限的，我們現在已經知道的元素隻有110多種。但是，由這些元素的原子所組成的分子，就多得驚人了，如果算上有機分子，就有數百萬之巨。
可以說，宇宙產生出這些元素，構建出精細的原子結構，隻是其使命的開始，更多的精彩還在後麵。建立起原子與精彩大千世界聯係的橋梁正是分子。
2.4.1 分子與分子的變化
分子是物質保留有化學性質的最小單位，是構成各種各樣物質的最基本單位。可以說是構成萬物的磚塊。原子通過一定的作用力，以一定的次序和排列方式結合成分子。以水分子為例，將水不斷分割下去，直至不破壞水的特性，這時，出現的最小單元是由兩個氫原子和一個氧原子組成的水分子。它的化學式寫作H2O。水分子可用電解法或其他方法再分為兩個氫原子和一個氧原子，但這時它們的特性已和水完全不同了。一滴水是由1022個分子組成的，分子在光學顯微鏡下是看不見的。純淨的物質都是由同一種分子構成的，如純水、純鐵、純氧等。而混合物則由多種分子混合而成。總而言之，所有物質都是由分子組成的。而物質的不同形態是由分子的不同聚集狀態決定的。固體分子間的間距較小，液體分子間的距離比固體分子間的距離大，氣體分子間的距離最大。影響分子聚集狀態的是溫度和壓力。在正常大氣壓下，決定性因素就是溫度了。還是以水為例，當水在零度以下時，水分子間的距離縮小，成為固體，表現為冰；而當溫度超過100度時，水分子間的距離加大，表現為氣體，成為水蒸氣。我們將堅硬的鋼鐵加熱到1535度以上，就會成為鋼水，可以自由流動。我們將鋼水倒進一定形狀的模具裏，就可以在冷卻後成為鋼錠。
構成物質世界的所有物質和各種材料都是由各種分子構成的，無論是水，還是鋼鐵，都是由分子構成的。
有的分子隻由一個原子構成，稱為單原子分子，如氦和氬等分子屬於此類，這種單原子分子既是原子又是分子。由兩個原子構成的分子稱為雙原子分子，如氧分子（O2），由兩個氧原子構成，為同核雙原子分子。一氧化碳分子（CO）由一個氧原子和一個碳原子構成，為異核雙原子分子。由兩個以上的原子組成的分子統稱多原子分子。分子中的原子數可為幾個、十幾個、幾十個乃至成千上萬個。例如，二氧化碳分子（CO2）由一個碳原子和兩個氧原子構成。一個苯分子包含6個碳原子和6個氫原子（C6H6）；一個豬胰島素分子包含幾百個原子，其分子式為C255H380O78N65S6.
隨著分子概念的發展，化學家對於無機分子的了解也逐步深入。例如，氯化鈉（NaCl）是由鈉離子和氯離子以離子鍵互相連接起來的一種無限結構，很難確切指出它的分子中含有多少個鈉離子和氯離子，也無法確定其分子量，這種結構還包括金剛石、石墨、石棉、雲母等分子。分離它們單個的分子是有困難的，這些物質的分子是以一種聚集狀態而互相聯係在一起的。改變聚集狀態隻會改變其物理性質。
因此，物質的固態、液態和氣態都隻是分子聚集狀態的變化，而分子本身沒有發生變化。如果分子發生變化，就一定有化學反應發生。在化學變化中，分子會發生變化，而分子的變化具有巨大的意義。
首先，正是分子的這種組合變化，才使分子種類的數量遠大於原子種類的數量。同樣，也正是分子在化學變化中可以改變的性質，才可能通過各種各樣的化學變化而生成更多種類的新的分子，也就是新的物質。構成分子的原子是以一定的量組成的，因此，分子也具有各自的分子量。分子的分子量可通過實驗測定。測定分子量的方法很多，其中，質譜法最為優越，現代高分辨質譜儀測量分子量的精度可高於質量數的萬分之一。其他如氣體狀態法可測定氣體分子的分子量，X射線衍射法可測量晶體的分子量，溶液滲透壓法主要用於測定高分子的分子量等。
從分子水平上研究各種自然現象的科學稱為分子科學，包括物質結構、結晶化學等。通過掌握各種形式的不同種類分子的性能和結構，由分子的性能和結構設計出具有給定性能的分子，這就是所謂分子設計。
其次，分子可以變化不但使其品種數量繁多，更重要的是通過變化可實現自然的自組裝過程，也就是說，分子的變化也包含著進化的含義。
物質世界通過微粒的碰撞和組裝，形成了元素；元素由簡單到複雜時，通過核外電子數量的變化出現了元素的周期率；眾多元素的組合形成了分子；分子由簡單到複雜，由無機分子到有機分子，由有機分子到生命分子，完成著自然的組裝過程。這一過程並沒有確定的目標，有無數種可能，有許多變化與發展的分支和路徑，但其中永遠都有一個走得最遠和走得最快的選擇，當然也是幾率最小、難度最大的一種選擇，這就是形成人類選擇的過程。這一過程仍然在繼續。
認識和理解這種變化也是極有意義的。而要理解這種變化，就要認識這些變化階段中的各種分子。這些分子是並行存在著的，有些非常穩定，有些仍然在變化，而隻有其中的一支走得最遠。
初中化學中學習過的各種分子都是低分子量的分子，如典型的酸、堿、鹽等，都隻有十幾或幾十的分子量，如鹽酸的分子量是36，燒堿分子量是40，食鹽的分子量是58等。但是，有些分子的分子量就不隻這點了，而是成千上萬。這些分子量大的物質也因為分子量的變化而表現出不同的性質，從而成為一類新的分子，被稱為大分子或高分子。
2.4.2 高分子和高分子材料
通常把分子量大於10000的分子稱為高分子，當然，這個界限並不是絕對的。分子量大到一定的程度，分子會出現一些特有的性質，並且形成新的物質種類，其中最重要的是出現了區別於通常是低分子量的無機物的有機物。也就是說，高分子量的物質基本上都是有機物。因此，高分子在工業上和生物化學上十分重要，如塑料、橡膠、油漆、木材、蛋白質、核酸、多糖等都是由高分子組成的材料。這些高分子材料在現代生活和生產中發揮著重要作用。
高分子又稱高分子聚合物，是由分子量很大的長鏈分子所組成的。高分子的分子量從幾千到幾十萬甚至幾百萬。而每個分子鏈都是由共價鍵聯合的成百上千的一種或多種小分子構造而成的。高分子的分類有多種，按來源可分為天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子三大類。
高分子的發現和研究對人類有極為重要的意義。其中，高分子材料的開發和利用成為一個重要而應用廣泛的工業產業。現代人的生活已經離不開高分子材料，從家居、服裝、生活用具到汽車、輪船、航空航天器，從兒童玩具到體育器材，都要用到各種高分子材料，並且，其中大量的是人工合成的高分子材料。
這些人工合成的高分子材料，根據用途則可分為塑料和合成樹脂、合成橡膠、合成纖維等；按照物理性能，則可分為熱塑性和熱固性聚合物；按其化學結構又可分為碳鏈、雜鏈和元素有機高分子三類；另外根據工業產量和價格還可分為通用高分子、中間高分子、工程塑料以及特種高分子等。