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1830년대 스웨덴의 화학자 베르셀리우스가 그 이름을 붙이기 전까지 이성질체는 생소한 개념이었다. 원자들이 정해진 비율로 결합하지만 결합하는 형태가 서로 다를 것이라는 생각은 대단히 획기적인 것이었으며, 많은 물질이 입자로 이루어져 있고 이는 서로 다른 원자들의 상대적인 수뿐만 아니라 절대적인 수로도 정의된다는 것을 발견했다. 이성질체에는 원소 조성과 분자량은 같지만 결합 형태가 다른 구조이성질체와 원자들의 공간 배열이 다른 입체이성질체가 있다. 예를 들어 구조이성질체에는 액체인 에탄올과 기체인 메틸에테르가 있는데 이 두 화합물은 모두 분자식이 C2H6O이다. 입체이성질체에는 다시 거울상이지만 겹치지 않는 쌍으로 존재하는 광학이성질체와 분자 구조가 고정되어 있는 기하이성질체가 있다.