Na determinação das fórmulas dos compostos, os químicos utilizam uma combinação de técnicas analíticas e teóricas. Análises experimentais, como espectroscopia e difração de raios X, fornecem dados sobre a composição e arranjo dos átomos. Modelos teóricos, como a teoria dos orbitais moleculares, ajudam a entender a ligação entre os átomos. Quanto à visualização de átomos, microscópios eletrônicos e outras ferramentas permitem aos cientistas observar estruturas em escalas atômicas, mas a visualização direta dos átomos ainda é desafiadora.