La teoría de Dalton, modificada por Avogadro, ofrece una interpretación muy simple para la formación de moléculas. Cada molécula de monóxido de carbono, por ejemplo, consta siempre de un átomo de carbono y uno de oxígeno; cada molécula de amoníaco invariablemente está formada por un átomo de nitrógeno combinado con tres átomos de hidrógeno, y así sucesivamente para todos los compuestos químicos.
Surgen preguntas inmediatamente:
¿Por qué los átomos se combinan de una forma determinada?
¿Qué determina la proporción en la que se enlazan los átomos?
¿Por qué unos átomos se enlazan con otros determinados y no con cualquiera?
¿Qué tienen los gases nobles que les impide formar compuestos?
Siguiendo a Dalton podemos imaginar a los átomos dotados de una especie de "ganchos" que les sirven para acoplarse o unirse unos a otros. Hay átomos como el hidrógeno que tienen un solo "gancho" y otros como el oxígeno que tienen dos. Los átomos tienden a ocupar todos sus "ganchos" de manera que las moléculas se van formando de una manera determinada así el agua siempre es H2O.
El concepto de "valencia" o "capacidad de combinación" se estableció a partir de esa imagen de los "ganchos". Desde 1850 los químicos manejaron este concepto, descubrieron que hay átomos que pueden tener valencias diferentes (dependiendo de las condiciones de la reacción), descubrieron que la valencia es un buen criterio para ordenar los átomos (como hizo Mendeleiev).
Pero está claro que se seguían sin responder a las cuestiones clave señaladas al principio.
Desde la aplicación de la electricidad a la química en el siglo XIX se sospechó que posiblemente esos "ganchos" de las moléculas tenían que ver con las fuerzas eléctricas. Las investigaciones de Arrhenius y Berzellius realizando reacciones químicas con corrientes eléctricas, rompiendo moléculas con energía eléctrica (electrolisis) mostraron que el enlace químico era posiblemente un tipo especial de fuerza eléctrica.
El descubrimiento de los electrones, los modelos atómicos de Rutherford y Bhor, los orbitales atómicos fueron dando pistas sobre el enlace entre los propios átomos. Los químicos y físicos descubrieron que en el enlace químico intervienen solamente los últimos electrones de los átomos, los llamados electrones de valencia. De hecho los átomos que pertenecen a un grupo en la tabla periódica (una familia de Mendeleiev) que están situados en una columna tienen la misma valencia y sus últimos electrones tienen una situación parecida.
Muchos científicos colaboraron en encontrar las respuestas a las cuestiones planteadas pero entre todos ellos sobresale Gilbert Newton Lewis .
Los átomos se unen mediante las fuerzas eléctricas que surgen al perder o ganar electrones de valencia, al compartir electrones, siempre están presentes los últimos electrones en el establecimiento de estos "ganchos" de los que comenzamos a hablar al principio.