回答

the molecule〜waterまでは完全文(第1文型)なので
関係代名詞ではなくthatが( )に入ります!

しゅわっちい

ちなみにこのthatは同格のthatと呼ばれていて
〜という、と訳せます。

その分子は水中で2つに分かれる、という彼の主張は
となります。

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