Kemiallisen yhdisteen rakennekaava on visuaalinen esitys, joka osoittaa, kuinka kyseisen yhdisteen atomit ovat sitoutuneet yhteen. Se on usein hyödyllisempi kuin molekyylikaava, joka osoittaa atomit ja niiden määrät, mutta ei niiden järjestelyä avaruudessa. Esimerkiksi veden molekyylikaava H2O osoittaa, että molekyylissä on kaksi vetyatomia (H) ja yksi happi (O), mutta se ei näytä niiden järjestystä tai sitoutumista. On olemassa useita erityyppisiä rakennekaavoja, mukaan lukien elektronipistekaavio, linjasidoksen rakennekaava, tiivistetty rakennekaava ja luuston rakennekaava.
Atomit sitoutuvat usein toisiinsa jakamalla elektroniparin ja muodostavat kovalenttisen sidoksen. Ne voivat myös muodostaa kaksoissidoksen, jossa neljä elektronia on jaettu kahden sijasta. Joissakin tapauksissa kaikki elektronit eivät jaa sidoksissa yhdisteen atomien välillä. Tällaisia löysiä elektronipareja kutsutaan yksinäisiksi pareiksi. Kemiallisen yhdisteen rakennekaava edustaa visuaalisesti kutakin näistä eri komponenteista piste- tai viivajärjestelmän kautta.
Elektronipistekaaviossa kaikki sidontaan käytettävissä olevat ulko- tai valenssielektronit on esitetty pisteillä atomin kemiallisen symbolin ympärillä. Happiatomin valenssikuorissa on kuusi elektronia, joten sitä edustaa O, jota ympäröi kuusi pistettä – kaksi ylhäällä ja alhaalla ja yksi kummallakin puolella. Kun happisidokset kahden vetymolekyylin kanssa muodostavat veden, vetyelektronit jaetaan kovalenttisiksi sidoksiksi. Koska jokaisella vedyllä on yksi valenssielektroni, uusi elektronipistekaavio näkyy keskellä O, jota ympäröi kahdeksan pistettä, kaksi kummallakin neljällä sivulla ja H vasemmalla ja oikealla, mikä tarkoittaa, että nämä atomit ovat sitoutuneet kovalenttisesti.
Viiva-sidosrakennekaava korvaa kovalenttiset sidokset suorilla viivoilla ja kaksoissidokset joukolla yhdensuuntaisia viivoja. Veden linjasidoskaava näyttäisi muodossa H-O-H, ja yksinäisiä elektronipareja edustavat pisteet, kaksi O: n yläpuolella ja kaksi sen alapuolella. Tämäntyyppistä kaavaa kutsutaan myös Lewisin rakenteeksi. Joskus yksinäiset parit jätetään pois sidoskaaviosta mukavuuden vuoksi.
Tiivistetyt rakennekaavat ovat hyödyllisiä monimutkaisille molekyyleille, jotka vievät liikaa tilaa, jos kaikki sidokset näytetään. Tämän tyyppisessä kaavassa tietyt atomit ryhmitellään yhteen ja vedetään vain olennaiset sidokset. Koska atomit sitoutuvat toisiinsa ennustettavissa olevilla tavoilla niiden valenssielektronien perusteella, tietyt sidokset voidaan jättää huomiotta kuvaamalla molekyylin rakennetta.
Luurankokaava menee askeleen pidemmälle ja jättää pois kaikki hiili- ja vetyatomit, jotka näyttävät vain muiden ryhmien kemialliset symbolit, jotka on linkitetty siksak -viivarakenteeseen. Tämäntyyppinen kaava on usein kätevä orgaanisessa kemiassa, jossa molekyylit, jotka sisältävät toistuvia hiili- ja vetyatomeja, ovat yleisiä. Luukaavassa kutakin hiiltä edustaa kulma viivassa. Jos kaksi linjaa haarautuu tästä kulmasta, oletetaan, että kaksi vetyatomia on sitoutunut hiileen. Viivan tyhjä pää osoittaa hiiltä, joka on sitoutunut kolmeen vetyatomiin.