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Introdujo el concepto de la electrovalencia por transferencia de electrones de un átomo a otro para formar iones con estructura de gas noble.
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Afirmaba que una capa de valencia compuesta por 8 electrones es especialmente estable y que los átomos transfieren o comparten electrones para alcanzar una estructura electrónica firme
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Langmuir formuló una teoría que contribuyó al diseño del tiratrón, entre otros tubos de atmósfera gaseosa, y, junto a Gilbert Lewis, desarrolló la llamada teoría de Langmuir-Lewis sobre las interacciones químicas y las valencias para explicar lo que Langmuir denominó enlace covalente.
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Propuso el efecto de par inerte que describe la estabilidad de los átomos más pesados del bloque p en un estado de oxidación dos veces menor al máximo.
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Definió que las partículas se atraen unas a otras por alguna clase de fuerza, que es sumamente fuerte cuando se hallan en contacto inmediato, que efectúa las operaciones químicas a distancias pequeñas y llega no muy lejos de las partículas con cualquier efecto sensible