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在自然哲学理论的指引下，炼丹术和炼金术推动了化学的发展。但是随着研究的深入，人们逐渐摆脱了古老的自然哲学理论的桎梏，化学从而走上正轨，新元素不断被发现，原子、离子、电子……人们对物质的理解更加深刻。
重力是普遍存在着的，但化学亲和力却是选择性的：有些物质在一起会发生反应，而有些则不然。1800年拉瓦锡给化学增添了一个新词汇和一种新的燃烧理论，不过，从简单力学出发解释化学亲和力的是牛顿。后来，亚历山德罗·伏特发现，当两种不同的金属被湿纸板隔开的时候，中间会有电流通过。汉弗莱·戴维认为，这种现象不可能是简单的接触引起的，一定有一种化学反应产生了电。
1801年，戴维在伦敦的皇家学院担任讲师一职，他吸引了大量的付费听众，赚的钱足以成立一个研究实验室。戴维最早的研究方向是制革法和农业，但从1806年起他开始做“纯”研究。戴维做了个大的伏特电池，然后把铁丝和电池连接起来插到水里。他发现在铁丝周围冒出了氧气泡和2倍量的氢气泡。戴维觉得，冒出来的氧气和氢气的比例应该准确无误，正如它们形成水的比例一样，而且不会生成其他气体。他用银、金和玛瑙仪器做实验，实验结果证实了他的预测。他得出结论，电和化学反应都是一种动力的显示。
戴维正处于丰收期。第二年他试着用电流来分解其他物质，特别是苛性钾和碳酸钠。碳酸钾熔化了，火星四射，戴维制造出了一种活性很强的发光的“汤汁”，看上去就像炼金术士追寻多年的万能溶剂，他高兴得在实验室里跳起舞来。戴维发现，用这种漂浮于水面的软材料作实验时会爆发出火焰，他确信这是一种金属，并把它改名为“钾”。戴维从苏打里制造出的是一种类似钠的物质，他后来还离析出钙和其他金属。
戴维提出的化学亲和力与电有关的学说影响了很多化学家，使他们系统地得出了新的化学反应规律。
原子论
物质是由一种叫做“原子”的不可再分的小微粒组成的。最早提出这种说法的可能是生活在公元前5世纪的希腊人德谟克利特。不过，直到19世纪，这种理论才为人们广泛接受。甚至在1900年的时候，仍有一些很出名的科学家不承认这种看不见的实体。德国物理学家恩斯特·马赫曾多次轻蔑地说：“这种东西有谁曾见过一个吗?”
约翰·道尔顿不用亲眼见到原子就能推断原子的存在。他只是反问了几个简单的问题：为什么水总是含有同样比例的氢和氧？为什么生成二氧化碳时，氧和碳的比例总是不变的？1808年，道尔顿出版了《化学哲学的新体系》，在书中对这些问题一一作答。原子是非常微小的有着固定质量的圆形的物质微粒；不同的化学元素有自己独特的原子；原子按一定比例结合成分子。道尔顿的原子论引发了一场观念上的革命，此后的化学家一直都采用道尔顿的理论。
电子
1897年，第一个电子在阴极射线管里被发现。作为19世纪物理学家们的宠儿和大多数电视屏幕的基础部件，阴极射线管在现代社会里是再普通不过了。当真空玻璃试管一端的热金属电极接触高压电时，电极发出无形的射线直达涂满荧光材料的试管的另一端。19世纪，当荧光材料发光时，阴极射线管常常会发出令人恐怖的图案。
物理学家花费几十年的时间进行阴极射线的实验，却始终搞不清其真实面目。通常认为它是来自乙醚中的波，尤塞弗·约翰·汤姆森则认为阴极射线是从阴极发出的速度很快的电荷。
汤姆森认为它们的路径遇到磁场会改变，当遇到金属时会产生电荷，观察它们如何通过电磁场之后，他发现不论是由什么样的金属发出，这些颗粒不仅形状相同，而且它们的电荷同物质的比率也相同，汤姆森就此认为他的带电微粒是构成物质的基础。
汤姆森还发现原子是由大量的中子组成。中子在正极上形成一个球型。虽然这方面的研究取得一定成功，但是在欧内斯特·卢瑟福发现原子核之前却没能引起人们的注意。
欧内斯特·卢瑟福的发现使我们认识到，电子虽然并不是组成物质的唯一的颗粒，但却被认为是世界上无处不在的物质的组成部分。电子组成所有的化学结合物，将物质组合到一起。
元素周期表
1858年，意大利化学家斯坦尼斯劳·坎尼扎罗发布了第一份可靠的原子质量表。不久其他科学家用相同的资料按照递增的顺序排列原子质量，结果发现相同属性的原子周期性地出现。27岁的英国科学家约翰·纽兰的斯1865年设计了最初的周期表，但没有引起当时人们的注意。
世界上草拟第一份广为认可的元素周期表的荣誉非俄罗斯化学家门捷列夫莫属。这位圣彼得堡的化学教授真正弄清了它的含义。1869年，在编写一本化学教科书时，他不停地思考如何讲解当时已知的65种元素。于是他只好把它们的名称、原子质量和一些属性写在65张卡片上。在一个寒冷的冬日，他关在房间里按照行列排顺序，他看上去像是在做一种耐力游戏。
突然他发现自己排列出的元素卡片有某种规律，更重要的是，他意识到表格中的空白将来会被还未发现的元素填补。门捷列夫非常自信地预测了几种未知的元素的属性（几年后，当它们被发现后与门捷列夫的推断基本一致）。门捷列夫迅速地将他的元素周期表和所做的预测发表。几乎就在同时，尤力斯·劳萨·迈尔揭开了元素的模式。他按照元素质量和体积的关系绘制了一张图表。一位评论家延误了他的论文的发表，让门捷列夫捷足先登。
重力是普遍存在着的，但化学亲和力却是选择性的：有些物质在一起会发生反应，而有些则不然。1800年拉瓦锡给化学增添了一个新词汇和一种新的燃烧理论，不过，从简单力学出发解释化学亲和力的是牛顿。后来，亚历山德罗·伏特发现，当两种不同的金属被湿纸板隔开的时候，中间会有电流通过。汉弗莱·戴维认为，这种现象不可能是简单的接触引起的，一定有一种化学反应产生了电。
1801年，戴维在伦敦的皇家学院担任讲师一职，他吸引了大量的付费听众，赚的钱足以成立一个研究实验室。戴维最早的研究方向是制革法和农业，但从1806年起他开始做“纯”研究。戴维做了个大的伏特电池，然后把铁丝和电池连接起来插到水里。他发现在铁丝周围冒出了氧气泡和2倍量的氢气泡。戴维觉得，冒出来的氧气和氢气的比例应该准确无误，正如它们形成水的比例一样，而且不会生成其他气体。他用银、金和玛瑙仪器做实验，实验结果证实了他的预测。他得出结论，电和化学反应都是一种动力的显示。
戴维正处于丰收期。第二年他试着用电流来分解其他物质，特别是苛性钾和碳酸钠。碳酸钾熔化了，火星四射，戴维制造出了一种活性很强的发光的“汤汁”，看上去就像炼金术士追寻多年的万能溶剂，他高兴得在实验室里跳起舞来。戴维发现，用这种漂浮于水面的软材料作实验时会爆发出火焰，他确信这是一种金属，并把它改名为“钾”。戴维从苏打里制造出的是一种类似钠的物质，他后来还离析出钙和其他金属。
戴维提出的化学亲和力与电有关的学说影响了很多化学家，使他们系统地得出了新的化学反应规律。
原子论
物质是由一种叫做“原子”的不可再分的小微粒组成的。最早提出这种说法的可能是生活在公元前5世纪的希腊人德谟克利特。不过，直到19世纪，这种理论才为人们广泛接受。甚至在1900年的时候，仍有一些很出名的科学家不承认这种看不见的实体。德国物理学家恩斯特·马赫曾多次轻蔑地说：“这种东西有谁曾见过一个吗?”
约翰·道尔顿不用亲眼见到原子就能推断原子的存在。他只是反问了几个简单的问题：为什么水总是含有同样比例的氢和氧？为什么生成二氧化碳时，氧和碳的比例总是不变的？1808年，道尔顿出版了《化学哲学的新体系》，在书中对这些问题一一作答。原子是非常微小的有着固定质量的圆形的物质微粒；不同的化学元素有自己独特的原子；原子按一定比例结合成分子。道尔顿的原子论引发了一场观念上的革命，此后的化学家一直都采用道尔顿的理论。
电子
1897年，第一个电子在阴极射线管里被发现。作为19世纪物理学家们的宠儿和大多数电视屏幕的基础部件，阴极射线管在现代社会里是再普通不过了。当真空玻璃试管一端的热金属电极接触高压电时，电极发出无形的射线直达涂满荧光材料的试管的另一端。19世纪，当荧光材料发光时，阴极射线管常常会发出令人恐怖的图案。
物理学家花费几十年的时间进行阴极射线的实验，却始终搞不清其真实面目。通常认为它是来自乙醚中的波，尤塞弗·约翰·汤姆森则认为阴极射线是从阴极发出的速度很快的电荷。
汤姆森认为它们的路径遇到磁场会改变，当遇到金属时会产生电荷，观察它们如何通过电磁场之后，他发现不论是由什么样的金属发出，这些颗粒不仅形状相同，而且它们的电荷同物质的比率也相同，汤姆森就此认为他的带电微粒是构成物质的基础。
汤姆森还发现原子是由大量的中子组成。中子在正极上形成一个球型。虽然这方面的研究取得一定成功，但是在欧内斯特·卢瑟福发现原子核之前却没能引起人们的注意。
欧内斯特·卢瑟福的发现使我们认识到，电子虽然并不是组成物质的唯一的颗粒，但却被认为是世界上无处不在的物质的组成部分。电子组成所有的化学结合物，将物质组合到一起。
元素周期表
1858年，意大利化学家斯坦尼斯劳·坎尼扎罗发布了第一份可靠的原子质量表。不久其他科学家用相同的资料按照递增的顺序排列原子质量，结果发现相同属性的原子周期性地出现。27岁的英国科学家约翰·纽兰的斯1865年设计了最初的周期表，但没有引起当时人们的注意。
世界上草拟第一份广为认可的元素周期表的荣誉非俄罗斯化学家门捷列夫莫属。这位圣彼得堡的化学教授真正弄清了它的含义。1869年，在编写一本化学教科书时，他不停地思考如何讲解当时已知的65种元素。于是他只好把它们的名称、原子质量和一些属性写在65张卡片上。在一个寒冷的冬日，他关在房间里按照行列排顺序，他看上去像是在做一种耐力游戏。
突然他发现自己排列出的元素卡片有某种规律，更重要的是，他意识到表格中的空白将来会被还未发现的元素填补。门捷列夫非常自信地预测了几种未知的元素的属性（几年后，当它们被发现后与门捷列夫的推断基本一致）。门捷列夫迅速地将他的元素周期表和所做的预测发表。几乎就在同时，尤力斯·劳萨·迈尔揭开了元素的模式。他按照元素质量和体积的关系绘制了一张图表。一位评论家延误了他的论文的发表，让门捷列夫捷足先登。