التركيب والبناء الجزئي للمادة الكيميائية،يمكن تصوره بشكل فعال وفهمه بشكل أفضل باستخدام الجزيئية ثلاثية الأبعاد كنموذج. نموذج الكرة والعصا ونموذج ملء الفراغ،هما نوعان قياسيان من النماذج الجزيئية التي تظهر الترتيب الهندسي للذرات في مركب كيميائي. هذه النماذج مبنية إما كأشياء مادية،مصنوعة من البلاستيك أو الخشب،أو محاكاة الكمبيوتر الافتراضية.يستخدم نموذج الكرة والعصا الأجسام الكروية أو الكرات لتصوير الذرات. العصي أو القضبان التي تربط الكرات تمثل الروابط الكيميائية والزاوية بين القضبان تطابق زاوية الرابطة داخل المركب الفعلي. إثنان أو ثلاثة قضبان تمثل عادة الروابط المزدوجة والثلاثية،على التوالي.المسافة بين مراكز كل كرة تتناسب مع المسافة الحقيقية بين النوى الذرية المتقابلة. الكرات عادة ما تكون مشفرة بالألوان لتمييز ذرات العناصر المختلفة. تم تعيين الألوان لتتوافق مع اتفاقية التلوين CPK الاتفاقية التي قدمها الكيميائيون روبرت كوري،لينوس بولينج،و والتر كولتن.مثلا،الكرات البيض والسود والحمراء تمثل الهيدروجين والكربون وذرات الأكسجين،على التوالي. نموذج ملئ الفراغ أكثر واقعية ويستخدم الفراغ بالحجم الكامل لتمثيل الذرات. لكن الكرات تخفي الروابط الكيميائية وزوايا الروابط الموجودة بين الذرات.تكون الكرات متناسبة مع الأحجام النسبية للذرات وتوفر رؤية واضحة للمظهر الفعلي والمساحة التي تشغلها كل ذرة،إذا تم تغيير المقياس إلى الحجم المرئي. رموز الألوان المستخدمة في نموذج ملئ الفراغ تتبع أيضًا اتفاقية التلوين CPK.