Isomer adalah senyawa kimia yang memiliki rumus molekul yang sama — artinya mereka terdiri dari jumlah yang sama dari jenis atom yang sama — tetapi memiliki struktur atau pengaturan yang berbeda dalam ruang. Misalnya, pentana adalah senyawa organik yang terdiri dari lima atom karbon dan 12 atom hidrogen. Dua isomer pentana termasuk pentana tidak bercabang, di mana karbon disusun dalam rantai linier, dan isopentana atau metilbutana, di mana empat karbon disusun dalam rantai linier sementara cabang kelima dari salah satu atom karbon interior. Keduanya memiliki rumus molekul yang sama, tetapi susunan atom yang sebenarnya berbeda. Isomer penting karena senyawa dengan struktur yang berbeda, bahkan jika mengandung atom yang sama, dapat memiliki sifat kimia yang sangat berbeda.
Senyawa dengan rumus molekul yang sama dapat berbeda secara struktural dalam dua cara. Pertama, isomer struktural berbeda dalam pengaturan struktural atom yang sebenarnya. Gugus fungsi yang membentuk senyawa bergabung bersama dengan cara yang berbeda dan dalam pengaturan yang berbeda. Stereoisomer, di sisi lain, diatur dengan cara yang sama dalam hal posisi gugus fungsi tetapi berbeda dalam posisi relatifnya dalam ruang. Dua molekul dapat, misalnya, memiliki atom yang sama dan struktur yang sama tetapi juga dapat berupa bayangan cermin yang tidak tumpang tindih satu sama lain dan oleh karena itu, akan menjadi isomer.
Isomer sangat penting karena senyawa yang berbeda, meskipun memiliki rumus molekul yang sama, dapat memiliki sifat kimia yang berbeda. Ini bahkan berlaku untuk stereoisomer, yang, secara dangkal, hampir identik. Satu senyawa mungkin, misalnya, menjadi bahan aktif penting dalam obat sementara isomer bayangan cerminnya yang tidak tumpang tindih mungkin sama sekali tidak efektif atau bahkan berbahaya. Senyawa dengan susunan yang berbeda sering bereaksi dengan cara yang sangat berbeda dengan atom dan senyawa lain. Mereka mungkin berbeda di mana bahan kimia mereka bereaksi dengan atau dalam tingkat di mana mereka bereaksi dengan berbagai bahan kimia.
Banyak reaksi kimia menghasilkan campuran isomer yang berbeda – ini terutama berlaku untuk stereoisomer – sehingga ahli kimia harus sering menggunakan berbagai metode untuk mengisolasi isomer tertentu yang mereka minati. Banyak metode yang berbeda berdasarkan berbagai sifat kimia dapat digunakan untuk memisahkan isomer. Beberapa senyawa dengan rumus molekul yang sama dapat, misalnya, mendidih pada suhu yang berbeda, sehingga distilasi dapat digunakan untuk memisahkannya. Lainnya bereaksi dengan senyawa yang berbeda, sehingga reaksi kimia dapat digunakan untuk menghilangkan satu isomer sambil membiarkan senyawa yang diinginkan tidak berubah.