1916 г. в истории становления учения о валентности и химической связи отмечен своего рода эпохальными событиями. Именно в это время американский химик Г.Н. Льюис опубликовал свою теорию ковалентной связи, в основу которой были заложены представления о так называемом кубическом атоме. Исходя из химической инертности благородных газов, Г.Н. Льюис пришел к заключению, что конфигурации из двух электронов для K- оболочки (энергетический уровень с m = 1) или из восьми электронов для L и М-оболочек (энергетический уровень с n = 2 и n = 3 соответственно) являются чрезвычайно устойчивыми. Согласно теории Льюиса, атом гелия (электронная конфигурация 1s²) имеет два электрона в K-оболочке, а атом неона также характеризуется наличием двух электронов, расположенных внутри куба, образованного восемью электронами L-оболочки (электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶). В атоме аргона еще восемь электронов М-оболочки (электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶) расположены в вершинах куба, внешнего по отношению к кубу неона. Такие двух- (для K-оболочки) или восьмиэлектронные (для L- и M-оболочек) конфигурации американский ученый предложил считать завершенными.

^{Эскизы модели «кубического» атома, сделанные рукой Г.Н. Льюиса} 

Принимая во внимание тот факт, что атомное состояние для одного и того же элемента характеризуется гораздо более высокой химической активностью, нежели молекулярное, Льюис разработал теорию образования ковалентной связи, согласно которой при формировании молекулы каждый атом стремится получить завершенную электронную конфигурацию. Он сформулировал следующий принцип: атомы образуют химические связи в результате потери, присоединения или обобществления такого количества электронов, чтобы приобрести завершенную электронную конфигурацию атомов благородных газов. Впоследствии этот принцип получил название правила октета.

^{Гилберт Ньютон Льюис (1875–1946)} 

При образовании молекулы с ковалентной связью должно происходить обобществление электронов двух взаимодействующих атомов. Тезис об обобществлении электронов служит центральным положением в теории ковалентной, или парноэлектронной связи. Согласно концепции Льюиса, ковалентная связь является не только парноэлектронной, но и двухцентровой. Для отображения процесса образования молекулы за счет обобществления электронов американский ученый предложил использовать специфические формулы (названные позднее Льюисовыми формулами или структурами Льюиса), в которых валентные электроны обозначались точками. И хотя современное толкование химической связи основывается на гораздо более глубоких представлениях, электронно-точечные формулы Льюиса по-прежнему находят широкое применение, особенно в учебной литературе.

Примерно в это же время американский физико-химик И. Ленгмюр в рамках теории Г.Н. Льюиса провел различие между тремя типами валентности:

а) положительная валентность определяется числом электронов, которые атом может отдать;

б) отрицательная валентность определяется числом электронов, которые атом может принять;

в) ковалентность определяется числом электронных пар, которыми атом может владеть совместно с другими атомами.

Для истолкования природы соединений на основе октетной модели в рамках теории ковалентной связи Ленгмюр выдвинул следующие постулаты:

а) наивысшей устойчивостью характеризуется электронная пара атома гелия (конфигурация 1s²);

б) несколько меньшей устойчивостью характеризуется группа из восьми электронов, составляющая октет (конфигурация ns²np⁶);

в) октетные конфигурации двух соседних атомов в молекуле могут иметь одну, две и в некоторых случаях три общие пары электронов.

^{Ирвинг Ленгмюр (1881–1957)}

^{Различные типы формул, используемые для обозначения химической связи} 

Создание теории ковалентной связи имело для химии фундаментальное значение, поскольку с ее помощью стало возможным объяснить причину образования молекул многих неорганических и органических веществ. Вне всякого сомнения, ковалентная связь — самый распространенный тип химической связи. Созданная Г.Н. Льюисом теория показала, что по фундаментальной характеристике молекул — природе межатомной химической связи — не существует принципиального различия между неорганической и органической химией.