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Geometria molecular é o estudo de como os átomos estão distribuídos espacialmente em uma molécula. Esta pode assumir várias formas geométricas, dependendo dos átomos que a compõem. As principais classificações são: linear, angular, trigonal plana, piramidal e tetraédrica.
A disposição dos átomos em uma molécula está baseada na teoria da repulsão de pares eletrônicos (TREPV), que afirma que os elétrons presentes nas nuvens eletrônicas ao redor de um átomo central repelem-se (afastam-se), alterando o posicionamento dos átomos, determinando, assim, a geometria molecular.
A geometria molecular é um dos fatores mais importantes para a determinação das propriedades da substância, tais como polaridade, pontos de fusão e ebulição, solubilidade, dureza, entre outras.