分子論の歴史
つまり、下図の構造 C のように、2つの原子が辺を共有することで、電子対結合が形成される。この場合、2つの電子が共有される。同様に、帯電したイオン結合は、構造 A のように辺を共有することなく、ある立方体から別の立方体へ電子が移動することによって形成される。ルイスはまた、1つの角だけを共有する中間状態 B も仮定した。
それゆえに、2つの立方体原子の間で面を共有することによって二重結合が形成される。その結果、4個の電子が共有される。
1913年、カリフォルニア大学バークレー校の化学科長を務めていたルイスは、バークレー校に1年間滞在していたイギリスの大学院生、アルフレッド・ラック・パーソン(英語版)による論文の予備的な下書きを読んだ。この論文でパーソンは、電子は単なる電荷ではなく、小さな磁石であること(彼は「マグネトン(英語版)」と呼んだ)、さらに化学結合は2つの原子の間で2つの電子が共有されることによって生じることを示唆した。これは、ルイスによれば、2つの電子が2つの完全な立方体の間で共有辺を形成することによって結合が起こることを意味していた。
こうした考えを基に、ルイスは1916年の有名な論文『原子と分子(The Atom and the Molecule)』の中で、原子や分子を表すための「ルイス構造式」を導入し、点は電子を、線は共有結合を表した。
こうした考え方と同様に、1803年、ジョン・ドルトンは、最も軽い元素である水素の原子量を1として、たとえば無水亜硝酸の比率は2対3であり、N2O3という式を得ると判定した。ドルトンは、原子が「噛み合って(hooked)」分子を形成していると誤って想像していた。その後、1808年にドルトンは、有名な「結合した原子(atoms)の図」を発表した。
「分子(molecule)」という言葉はアメデオ・アヴォガドロが作り出した。1811年の論文『物体の素分子の相対質量の決定に関するエッセイ(Essay on Determining the Relative Masses of the Elementary Molecules of Bodies)』で、彼は本質的に次のように述べている。すなわち、パーティントン(英語版)の『化学の歴史(A Short History of Chemistry)』によると、
なお、この引用文は直訳ではないことに留意すること。アボガドロは、原子と分子の両方に「分子」という名称を使用している。具体的には、原子を指して「基本分子(elementary molecule)」と呼び、さらに面倒なことに「化合物分子(compound molecules)」や「複合分子(composite molecules)」とも呼んでいる。
アボガドロはヴェルチェッリに滞在中、簡潔なメモ(memoria)を書き、その中で、現在アボガドロの法則と呼ばれている「同温・同圧のもと、同体積の気体は同数の分子を含む」という仮説を宣言した。この法則は、同じ温度と圧力のもとで、同じ体積の異なる気体の質量の間に生じる関係が、それぞれの分子量の間の関係に対応することを意味している。