分子論の歴史
化学史への招待. 化学史学会. オーム社. (2019-01-26). ISBN 978-4-274-22251-1. OCLC 1088393430. https://www.worldcat.org/oclc/1088393430
原子論・分子論の原典 第1巻. 化学史学会. 学会出版センター. (1989). ISBN 4-7622-2583-5. OCLC 672883757. https://www.worldcat.org/oclc/672883757
Partington, J.R. (1989). A Short History of Chemistry. Dover Publications, Inc. ISBN 0-486-65977-1. https://archive.org/details/shorthistoryofch0000part_q6h4 (英語)
Atkins, Peter (2003). Atkins' Molecules, 2nd Ed.
1738年、スイスの物理学者で数学者のダニエル・ベルヌーイは、気体分子運動論の基礎となる『流体力学(英語版)(Hydrodynamica)』を発表した。ベルヌーイはこの著作で、気体はあらゆる方向に移動する多数の分子で構成され、それらが表面に衝突することで我々が感じる気体圧力が発生し、我々が熱として感じるものはその運動エネルギーに他ならないという、現在も使われている主張を展開した。この理論はすぐに受け入れられなかった。それは、エネルギー保存がまだ確立されておらず、また、分子間の衝突が完全に弾性的であることが物理学者に明らかでなかったことが一因である。1789年に、ウィリアム・ヒギンズ(英語版)が、原子価結合の概念の予示となる「究極粒子(ultimate particles)」の組み合わせと呼ぶものについての考えを発表した。ヒギンズによれば、たとえば酸素の究極粒子と窒素の究極粒子の間の力は6であり、力の強さはそれに応じて分割され、他の究極粒子の組み合わせについても同様である。
20世紀初頭、アメリカの化学者ギルバート・ニュートン・ルイスは、ハーバード大学で学部生を教える際に、原子の周りの電子を表すために、講義の中で点を使うようになった。この絵が学生たちに好評だったことが、ルイスをこの方向に向かわせた。ルイスは、特定の数の電子を持つ元素が特別に安定しているように見えることに着目した。この現象は、1904年にドイツの化学者リヒャルト・アベッグが指摘したもので、ルイスはこれを「アベッグの原子価の法則」と呼んだ(現在は一般にアベッグの規則(英語版)として知られている)。ルイスには、原子核の周りに8個の電子の核(core)が形成されると、その層が満たされ、新しい層が始まるように思えた。また、ルイスは、8個の電子を持つさまざまなイオンも、特別な安定性を持っているように見えることにも注目した。こうした考えを基に、彼は「8個の電子で満たされた層を持つイオンや原子は、特別に安定である(Ions or atoms with a filled layer of eight electrons have a special stability)」という「八隅説」あるいは「オクテット則」を提唱した。
さらにルイスは、立方体に8つの角があることに着目して、原子は立方体の角のように電子が利用できる8つの側面を持っていることに気づいた。その後、1902年には、立方体原子(英語版)がその側面で結合して立方体構造の分子を形成するという概念を考案した。