分子式是用元素符号表示纯净物（单质或化合物）分子的组成及相对分子质量的化学式。它反映了物质中各元素的原子数目以及各元素的相对原子质量，从而可以确定物质的性质和结构。分子式不仅表示了物质的组成，更重要的是它能表示物质的一个分子及其成分、组成（分子中各元素原子的数目、分子量和各成分元素的重量比）。
例如，氧分子的分子式是O₂，氯化氢分子的分子式是HCl。分子式比最简式含义更广，因为分子式包含了最简式所表示的原子数目和相对分子质量，并且可以表示分子间的相互作用力（如范德华力或氢键）。
需要注意的是，分子式与化学式不同，化学式通常指的是表示物质组成的式子，而分子式特指表示分子组成的化学式。
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