分子固體是固體由離散的分子。將分子結合在一起的內聚力是范德華力、偶極-偶極相互作用、四極相互作用、π-π相互作用、氫鍵、鹵素鍵、倫敦分散力，在一些分子固體中，還有庫侖相互作用。范德華力、偶極相互作用、四極相互作用、π-π相互作用、氫鍵和鹵素鍵(2-127kJmol-1)通常比將其他固體結合在一起的力弱得多：金屬（金屬鍵、400-500kJmol-1)，離子型（庫侖力，700-900kJmol-1），和網絡固體（共價鍵，150-900kJmol-1）。分子間相互作用，通常不涉及離域電子，不同于金屬鍵和某些共價鍵。例外是電荷轉移復合物，例如四硫富烷-四氰基醌二甲烷(TTF-TCNQ)，一種自由基離子鹽。與其他類型固體在力的強度（即共價與范德華）和電子特性（即離域電子）方面的這些差異導致分子固體具有獨特的機械、電子和熱特性。

例如，諸如暈苯的分子固體具有低電導率（ρ=1x10-12到1x10-18Ω-1cm-1）使它們成為不良的電導體。如前所述，有一些例外，例如TTF-TCNQ(ρ=5x102Ω-1cm-1)，但它仍然xxx低于銅的電導率(ρ=6x105Ω-1厘米-1)。分子固體往往具有較低的斷裂韌性（蔗糖，KIc=0.08MPam1/2）比金屬（鐵，KIc=50MPam1/2），離子（氯化鈉，KIc=0.5MPam1/2),和共價固體（金剛石，KIc=5MPam1/2）。分子固體具有低熔點(Tm)和沸點(Tb)點與金屬（鐵）、離子（氯化鈉）和共價固體（金剛石）相比。具有低熔點和沸點溫度的分子固體的例子包括氬氣、水、萘、尼古丁和咖啡因（見下表）。分子固體的成分范圍從凝聚的單原子氣體到小分子（即萘和水）到具有數十個原子的大分子（即具有60個碳原子的富勒烯）。

分子固體可由單原子、雙原子和/或多原子分子組成。成分之間的分子間相互作用決定了材料的晶格結構。所有原子和分子都可以參與范德華力和倫敦色散力（立體力）。正是基于原子或分子的其他分子間相互作用的缺乏或存在，才能賦予材料獨特的特性。

范德華力和倫敦色散力引導碘在室溫下凝結成固體。(a)碘的路易斯點結構和作為空間填充模型的類似結構。紫色球代表碘原子。(b)范德華力和倫敦色散力如何引導晶格組織從1D到3D（塊狀材料）的演示。

氬氣是一種惰性氣體，具有完整的八位字節，不帶電荷，并且是非極性的。這些特性使得氬氣不利于參與金屬、共價和離子鍵以及大多數分子間相互作用。它雖然可以參與范德華力和倫敦分散力。這些弱的自相互作用是各向同性的，當冷卻到-189.3以下時，會導致原子長距離有序排列成面心立方堆積。與碘類似，線性雙原子分子的凈偶極子為零，只能參與相當各向同性的范德華相互作用。這導致了雙錐對稱。

丙酮分子之間的偶極-偶極相互作用部分地指導晶格結構的組織。(a)相互疊加的丙酮分子之間的偶極-偶極相互作用。(b)同一平面內彼此相鄰的丙酮分子之間的偶極-偶極相互作用。(c)丙酮分子之間的偶極-偶極相互作用方向翻轉，但在同一平面內彼此相鄰。(d)四極-四極相互作用如何參與晶格結構的演示。

對于丙酮，偶極-偶極相互作用是其晶格結構背后的主要驅動力。負偶極子是由氧氣引起的。氧比碳和氫更具電負性，分別導致氧和分子的其余部分帶有部分負電荷(δ-)和正電荷(δ+)。δ-朝向δ+，導致丙酮分子更傾向于以δ-到δ+方向排列在一些構型中（左圖）。偶極子-偶極子和其他分子間相互作用排列以最小化固態能量并確定晶格結構。

萘分子之間的四極-四極相互作用部分地指導晶格結構的組織。(a)人工著色的劉易斯點結構，以提供四極的部分電荷存在位置的定性圖。萘分子和四極桿的3D表示。(b)兩個萘分子相互作用的四極桿的3D表示。(c)丙酮分子之間的偶極-偶極相互作用方向翻轉，但在同一平面內彼此相鄰。(c)四極-四極相互作用如何參與晶格結構的演示。

四極與偶極一樣，是一個xxx極，但分子的電場不像丙酮那樣是線性的，而是二維的。具有四極桿的分子固體的例子是八氟萘和萘。萘由兩個相連的共軛環組成。該環系原子的電負性和共軛作用導致環電流產生四極桿。對于萘，該四極桿分別在環系統內外積累的δ-和δ+中表現出來。萘通過一個分子的δ-與另一個分子的δ+配位而組裝。這導致一維萘柱呈人字形結構。這些列然后堆疊成2D層，然后是3D塊狀材料。除了δ-和δ+分別位于環系統的外部和內部之外，八氟萘遵循這種組織路徑來構建大塊材料。

乙酸分子之間的氫鍵部分地引導了晶格結構的組織。(a)路易斯點結構，部分電荷和氫鍵用藍色虛線表示。帶有氫鍵的醋酸的球棒模型，用藍色虛線表示。(b)一維中鋸齒形氫鍵的四個乙酸分子。(c)氫鍵如何參與晶格結構的演示。

氫鍵是一種特定的偶極子，其中氫原子由于相鄰的帶負電的原子或官能團而帶有部分正電荷(δ+)。氫鍵是除離子偶極相互作用之外的強分子間相互作用之一。對于分子間氫鍵，δ+氫與相鄰分子上的δ-相互作用。氫鍵的分子固體的例子是水、氨基酸和乙酸。關于乙酸，氫（δ+）醇部分的的羧酸與相鄰分子上羧基的其他羰基部分(δ-)形成氫鍵。這種氫鍵導致一串乙酸分子形成氫鍵，以xxx限度地減少自由能。這些醋酸分子串然后堆疊在一起形成固體。

溴和1,4-二惡烷分子之間的鹵素鍵合部分地引導了晶格結構的組織。(a)溴和1,4-二惡烷的路易斯點結構和球棒模型。鹵素鍵位于溴和1,4-二惡烷之間。(b)展示鹵素鍵如何引導晶格結構。

鹵素鍵是指帶負電性的鹵化物參與與相鄰分子上帶電負性較低的原子的非共價相互作用。的分子的固體的實例的是鹵素鍵是六氯苯和一個共晶的溴1,4-二惡烷。對于第二個例子，雙原子溴分子中的δ-溴原子與1,4-二惡烷中電負性較低的氧對齊。與溴原子相比，這種情況下的氧被視為δ+。這種協調導致了一個鏈狀組織，它堆疊成2D，然后是3D。

TTF和TCNQ分子之間的部分離子鍵合部分地指導了晶體結構的組織。TTF和TCNQ核心的范德華相互作用引導相鄰的堆疊柱。(a)TTF和TCNQ的路易斯點結構和球棒模型。部分離子鍵位于氰基和硫基基序之間。(b)范德華力和部分離子鍵如何引導晶格結構的演示。

庫侖相互作用表現在一些分子固體中。一個經過充分研究的例子是自由基離子鹽TTF-TCNQ，其電導率為5x102Ω-1cm-1，更接近于銅(ρ=6x105Ω-1cm-1)比許多分子固體（例如暈苯，ρ=1x10-12到1x10-18Ω-1cm-1）。TTF-TCNQ中的庫侖相互作用源于室溫下TCNQ上的氰基上的大量部分負電荷(δ=-0.59)。作為參考，完全帶電的分子δ=±1。這種部分負電荷導致與TTF的硫代部分發生強烈相互作用。強相互作用導致這些官能團在固態中彼此相鄰的有利排列。雖然π-π相互作用導致TTF和TCNQ堆疊在不同的列中。

元素的一種形式可能是分子固體，但同一元素的另一種形式可能不是分子固體。例如，固體磷可以結晶為不同的同素異形體，稱為“白”、“紅”和“黑”磷。白磷形成由四面體P4分子組成的分子晶體。在環境壓力下加熱至250°C或暴露在陽光下將白磷轉化為紅磷，其中P4四面體不再孤立，而是通過共價鍵連接成類聚合物鏈。在高(GPa)壓力下加熱白磷將其轉化為具有層狀石墨狀結構的黑磷。

金屬和離子固體的特征熔點為~1000°C或更高，而分子固體通常在接近300°C時熔化（見表），因此許多相應的物質在室溫下要么是液態（冰）要么是氣態（氧氣）.這是由于所涉及的元素、它們形成的分子以及分子間微弱的分子間相互作用。

磷的同素異形體可用于進一步證明這種結構-性能關系。白磷是一種分子固體，密度相對較低，為1.82g/cm3，熔點為44.1°C；它是一種柔軟的材料，可以用刀切割。當它轉化為共價紅磷時，密度變為2.2-2.4g/cm3，熔點達到590°C，當白磷轉化為（也是共價）黑磷時，密度變為2.69-3.8g/cm3和熔化溫度~200°C。紅磷和黑磷都比白磷硬得多。

分子固體可以是可延展的或易碎的，也可以是兩者的組合，具體取決于受應力的晶面。韌性和脆性固體都會發生彈性變形，直到達到屈服應力。一旦達到屈服應力，韌性固體就會經歷一段時間的塑性變形，并最終斷裂。脆性固體在超過屈服應力后迅速斷裂。由于大多數分子的不對稱結構，許多分子固體具有定向的分子間作用力。這種現象會導致各向異性的機械性能。通常，分子固體在具有定向分子間相互作用時是可延展的。這允許晶體層之間的錯位，就像金屬一樣。

可以彎曲180°的可延展分子固體的一個例子是六氯苯(HCB)。在這個例子中，苯核之間的π-π相互作用強于氯化物的鹵素相互作用。這種差異導致了它的靈活性。這種靈活性是各向異性的；要將HCB彎曲到180°，您必須強調晶體的面。柔性分子固體的另一個例子是2-(甲硫基)煙酸(MTN)。MTN是靈活的，因為其強大的氫鍵和π-π相互作用產生一組剛性的二聚體，這些二聚體沿其末端甲基的排列錯位。當在面上受壓時，該晶體將彎曲180°。請注意，并非所有可延展的分子固體都彎曲180°，有些可能有多個彎曲面。

許多分子固體具有很大的帶隙，使它們成為絕緣體。例如，暈苯的帶隙為2.4eV。這種大的帶隙（與0.7eV的鍺相比）是由于分子的離散性質和相對較弱的分子間相互作用。這些因素導致載流子遷移率低，從而導致電導率低。但在某些情況下，分子固體可以是相對較好的導體：1）當分子參與離子自由基化學時2)當固體摻雜有原子、分子或材料時。這種離子自由基鹽的一個眾所周知的例子是TTF-TCNQ。TTF-TCNQ(ρ=5x102Ω-1cm-1)比其他分子固體（即暈苯，ρ=1x10-12至1x10-18Ω-1cm-1))因為TCNQ電荷供體具有如此強的部分負電荷(δ=0.59)使分子間相互作用在電子特性上更具庫侖性。這種部分電荷隨著溫度的降低而增加。使晶體導電為各向異性的晶格能的庫侖主要成分。富勒烯是如何摻雜分子固體以成為導體的一個例子。完全由富勒烯組成的固體是絕緣體，因為碳原子的價電子主要參與單個碳分子內的共價鍵。然而，插入（插入）堿金屬富勒烯分子之間的原子提供了額外的電子，可以很容易地從金屬原子中電離并使材料導電。

分子固體具有許多熱特性：比熱容、熱膨脹和熱導率等等。這些熱特性是由分子固體的原子和分子的分子內和分子間振動決定的。雖然電子的躍遷確實對熱性能有貢獻，但與振動貢獻相比，它們的貢獻可以忽略不計。