当时已经知道，在绝大多数情况下，氢总是呈1价，氧总是呈2价，氮总是呈3或5价，卤素则在有机物中大多呈1价，在无机物中除呈1价，还呈3、5、7价等等。这种“化合价”概念是由英国化学家弗兰克兰（Frankland Edward）在1850年左右提出的。他总结了化合物中原子个数比的规律，并为元素周期性的发现做了铺垫——元素化合价并无正负之分，同种原子的分子，例如，H₂其中的氢也呈1价，故氢分子的结构式为H-H。

半个多世纪后的20世纪初，美国化学家路易斯（Gilbert Newton Lewis）把弗兰克兰结构式中的“短棍”解释为两个原子各取一个电子配成对，即：“—”是一对共用电子，“=”是2对共用电子，“≡”是3对共用电子对。换句话说，经典的弗兰克兰化合价被解释为原子能够提供来形成共用原子对的电子数。路易斯还认为，稀有气体最外层电子构型（8e^-）是一种稳定构型，其他原子倾向于共用电子而使它们的最外层转化为稀有气体的8电子稳定构型——八隅律。路易斯又把用“共用电子对”维系的化学作用力称为共价键。后人称这种观念为路易斯共价键理论。