Nous avons vu précédemment que seuls quelques éléments (les gaz rares) peuvent exister sous forme d'atomes. Les autres doivent modifier leur structure électronique pour devenir soit des ions soit des molécules.
Au cours de ce chapitre, nous allons voir ce que sont les molécules et comment elles se forment.
Une molécule est un assemblage d'atomes. Les atomes étant neutres (voir chapitre C5), les molécules le sont aussi.
Pour former une molécule les atomes se lient les uns aux autres en mettant en commun des électrons de leur couche externe.
Lorsque deux atomes mettent en commun deux électrons, ils forment une liaison covalente. Les deux atomes sont alors liés (attachés) et forment une molécule.
Exemple :
De la même manière, on peut montrer que le chlore (Z = 17, structure électronique : (K)2 (L)8 (M)7) doit gagner un électron et peut donc faire une liaison covalente.
Il manque à chacun (hydrogène et chlore) un électron. Ils vont donc chacun mettre en commun un électron de leur couche externe pour former une liaison covalente.
L'hydrogène et le chlore vont donc se lier et former la molécule de chlorure d'hydrogène : 
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La liaison covalente est représentée par un trait horizontal liant les deux atomes.
La liaison covalente est composée de deux électrons (un venant de l'hydrogène et un venant du chlore). De plus, elle lie les deux atomes entre eux. Pour ces deux raisons, la liaison covalente s'appelle aussi doublet liant.
Il existe plusieurs façons différentes d'écrire la formule d'une molécule.
Exemple de la molécule d'éthane (composée de deux atomes de carbone et six atomes d'hydrogène) :
Exercice : donner les formules brute, semi-développée et développée du propane, molécule composée de trois atomes de carbone et huit atomes d'hydrogène.
La représentation de Lewis consiste à utiliser la formule dévéloppée et à indiquer en plus tous les électrons de la couche externe de chaque atome.
Reprenons l'exemple de la molécule de chlorure d'hydrogène : l'hydrogène n'ayant qu'un électron sur sa couche externe, celui-ci est représenté dans la liaison covalente. Nous avons donc représenté tous les électrons de la couche externe de l'hydrogène.
Le chlore possède sept électrons sur sa couche externe. Or dans la liaison covalente nous n'en avons représenté qu'un seul. Il reste donc six électrons de la couche externe du chlore à représenter.
Ces électrons ne peuvent former de liaison covalente. Il vont donc rester autour de l'atome de chlore en s'associant par deux pour former des doublets non-liants.
Les doublets non-liants sont représentés par un trait horizontal autour de l'atome auquel ils appartiennent.
La représentation de Lewis de la molécule de chlorure d'hydrogène est donc : 
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Exercice : Donner la représentation de Lewis des molécules d'ammoniac (NH3) et d'eau (H2O).
Les atomes peuvent former plusieurs liaisons covalentes entre eux. Ils sont alors liés plus fortement que par une liaison simple.
Par exemple, la représentation de la molécule de dioxyde de carbone (CO2) est : 
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Chaque atome d'oxygène est lié au carbone par deux liaisons covalentes. Les doublets non-liants sont ici représentés en diagonale.
Remarque : Entre deux atomes, il peut y avoir au maximum trois liaisons covalentes.
Exercice : donner la représentation de Lewis des molécules d'éthène (C2H4) et d'éthyne (C2H2).
Exercice : donner la représentation de la molécule de formule C4H10
Deux réponses correctes sont possibles :
On a ici deux molécules ayant la même formule brute (c'est à dire le même nombre d'atomes) mais pas la même formule semi-développée (c'est à dire des enchaînements d'atomes différents).
Ce type de molécules est appelé isomères de constitution.
Remarque : Plus la molécule est longue plus le nombre d'isomères est grand.
Exercice : trouver les isomères de C2H6O.
