К концу XIX и началу XX в. в органической химии завершилось построение стройного теоретического фундамента, который мы называем теперь классической теорией строения органических соединений. Этот теоретический фундамент послужил основой для быстрого развития органического синтеза, выяснения строения сложных природных соединений, создания целых отраслей промышленности, использующих достижения органической химии.
Однако вопрос о том, какие силы обеспечивают создание строго-упорядоченных органических молекул, иными словами, какова природа валентности, все еще оставался нерешенным. Подходы к решению этого вопроса открылись в связи с научной революцией, происшедшей на рубеже века в физике. В результате открытия радиоактивности, электрона, рентгеновских лучей атом предстал перед исследователями уже не прежним неизменяемым и неделимым «шариком», а сложной динамической системой, в которой большую роль играют электрические силы. В 1911 г. Э. Резерфорд выдвинул модель атома в виде тяжелого положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него легких электронов. Через два года Н. Бор дал математическую обработку этой модели.
В 1916 г. В. Коссель выдвинул предположение, что при образовании химической связи происходит передача электронов от одного атома к другому; в результате образуются заряженные частицы, которые притягиваются друг к другу. Это представление правильно отразило природу ионной (гетерополярной, электровалентной) связи, характерной для большинства неорганических соединений. Однако было ясно, что в таких молекулах, как водород Н2, хлор С12, метан СН4, и в более сложных органических соединениях природа связи должна быть иной. Основы для понимания этого типа связи были заложены в работах Г. Льюиса и И. Ленгмюра (1913- 1920 гг.), указавших на особую роль октета электронов как устойчивой электронной оболочки и на возможность создания октета не только путем передачи, но и путем обобщения электронов. От этих работ ведет свое начало представление о существовании особого типа связи (ковалентной, гомеополярной), осуществляемой парой электронов.
Так валентная черточка классической теории строения получила физическое истолкование. И все же перед учеными продолжали стоять вопросы: почему именно электронная пара необходима для создания ковалентной связи, почему устойчив именно октет электронов, в каком состоянии находятся связующие электроны? Поиски ответа на эти вопросы с помощью зародившейся в середине 20-х годов квантовой механики явились одним из направлений дальнейшего развития теории химической связи. Для судьбы электронных представлений в органической химии важнейшее значение имело и развитие в другом направлении: объяснение с новых позиций богатого экспериментального материала органической химии; предсказание новых, еще неизвестных экспериментальных фактов.
