단원자분자란 한 개의 원자로 구성된 분자를 의미한다. 이러한 분자는 자연에서 매우 흔하게 존재하며 주로 비금속 원소들로 이루어진다. 단원자분자는 독립적인 상태에서 존재할 수 있으며, 자기 자신으로만 구성되어 있기 때문에 그 형태가 복잡하지 않다. 일반적으로 헬륨(He), 아르곤(Ar), 네온(Ne)과 같은 귀금속 기체가 대표적인 예시로 꼽힌다.

단원자분자의 가장 중요한 특징 중 하나는 화학 반응성이 낮다는 점이다. 이는 단원자분자가 안정적인 전자 배열을 가지기 때문이다. 즉, 단원자 상태에서의 원자는 전자가 가득 차 있거나, 충분히 안정적은 상태를 유지하고 있어서 다른 원자와 결합하여 화합물을 형성할 필요가 없다. 이러한 특성 때문에 단원자분자는 주로 특정한 환경에서만 분리되어 존재한다.

단원자분자는 기체 상태에서 주로 발견된다. 대기 중의 비율로 보면, 질소와 산소가 주를 이루지만 헬륨, 아르곤 등의 단원자분자도 일정량 포함되어 있다. 특히 헬륨은 기체 상태에서 매우 가볍기 때문에 풍선이나 공기 비행선 등에서 중요한 역할을 한다. 또한 아르곤은 고진공 상태의 환경에서 전구의 충전가스로 사용되며, 이는 아르곤이 산화되지 않는 성질 덕분이다.

마지막으로, 단원자분자는 물리적 성질이 특징적이다. 일반적으로 단원자분자는 끓는점과 녹는점이 높지 않으며, 가볍고 기체 상태에서 자유롭게 움직일 수 있다. 이들은 분자 간의 상호작용이 매우 약해서 고체나 액체 상태로 변할 확률이 낮다. 따라서 단원자분자는 대기 중에서 매우 유동적이며, 다양한 물리적, 화학적 현상에서 중요한 역할을 차지하고 있다.