Две молекулы могут иметь одинаковую химическую формулу, но вести себя совершенно по-разному. Этанол и диметиловый эфир имеют формулу C2H6O. Этанол — это жидкость, которая, смешиваясь с водой, вызывает опьянение. Диметиловый эфир — это газ, используемый в качестве топлива. Атомы одинаковые, но расположение различное. Это изомеры. Формула показывает, что в них содержится. Структура показывает, что они делают.

Изомеры бывают нескольких типов. Структурные изомеры различаются способом соединения атомов. Бутан и изобутан являются структурными изомерами. Стереоизомеры имеют одинаковую структуру, но различаются пространственным расположением. Цис-транс-изомеры различаются геометрией вокруг двойной связи или кольца. Энантиомеры — это зеркальные изображения, которые нельзя наложить друг на друга, как левую и правую руки. Они могут оказывать совершенно разные биологические эффекты. Талидомид — классический пример того, как следует поступать: один энантиомер лечил утреннюю тошноту, а другой вызывал врожденные дефекты.

Изомерия имеет значение в разработке лекарств. Лекарственный препарат должен иметь правильную форму, чтобы воздействовать на целевую молекулу. Неправильный изомер может оказаться неактивным или вредным. В настоящее время регулирующие органы требуют от производителей лекарств характеризовать и тестировать каждый изомер отдельно.