新元素等４則

在自然哲學理論的指引下，煉丹術和煉金術推動了化學的發展。但是隨著研究的深入，人們逐漸擺脫了古老的自然哲學理論的桎梏，化學從而走上正軌，新元素不斷被發現，原子、離子、電子……人們對物質的理解更加深刻。

重力是普遍存在著的，但化學親和力卻是選擇性的：有些物質在一起會發生反應，而有些則不然。1800年拉瓦錫給化學增添了一個新詞匯和一種新的燃燒理論，不過，從簡單力學出發解釋化學親和力的是牛頓。后來，亞歷山德羅·伏特發現，當兩種不同的金屬被濕紙板隔開的時候，中間會有電流通過。漢弗萊·戴維認為，這種現象不可能是簡單的接觸引起的，一定有一種化學反應產生了電。

1801年，戴維在倫敦的皇家學院擔任講師一職，他吸引了大量的付費聽眾，賺的錢足以成立一個研究實驗室。戴維最早的研究方向是制革法和農業，但從1806年起他開始做“純”研究。戴維做了個大的伏特電池，然后把鐵絲和電池連接起來插到水里。他發現在鐵絲周圍冒出了氧氣泡和2倍量的氫氣泡。戴維覺得，冒出來的氧氣和氫氣的比例應該準確無誤，正如它們形成水的比例一樣，而且不會生成其他氣體。他用銀、金和瑪瑙儀器做實驗，實驗結果證實了他的預測。他得出結論，電和化學反應都是一種動力的顯示。

戴維正處于豐收期。第二年他試著用電流來分解其他物質，特別是苛性鉀和碳酸鈉。碳酸鉀熔化了，火星四射，戴維制造出了一種活性很強的發光的“湯汁”，看上去就像煉金術士追尋多年的萬能溶劑，他高興得在實驗室里跳起舞來。戴維發現，用這種漂浮于水面的軟材料作實驗時會爆發出火焰，他確信這是一種金屬，并把它改名為“鉀”。戴維從蘇打里制造出的是一種類似鈉的物質，他后來還離析出鈣和其他金屬。

戴維提出的化學親和力與電有關的學說影響了很多化學家，使他們系統地得出了新的化學反應規律。

原子論

物質是由一種叫做“原子”的不可再分的小微粒組成的。最早提出這種說法的可能是生活在公元前5世紀的希臘人德謨克利特。不過，直到19世紀，這種理論才為人們廣泛接受。甚至在1900年的時候，仍有一些很出名的科學家不承認這種看不見的實體。德國物理學家恩斯特·馬赫曾多次輕蔑地說：“這種東西有誰曾見過一個嗎?”

約翰·道爾頓不用親眼見到原子就能推斷原子的存在。他只是反問了幾個簡單的問題：為什么水總是含有同樣比例的氫和氧？為什么生成二氧化碳時，氧和碳的比例總是不變的？1808年，道爾頓出版了《化學哲學的新體系》，在書中對這些問題一一作答。原子是非常微小的有著固定質量的圓形的物質微粒；不同的化學元素有自己獨特的原子；原子按一定比例結合成分子。道爾頓的原子論引發了一場觀念上的革命，此后的化學家一直都采用道爾頓的理論。

電子

1897年，第一個電子在陰極射線管里被發現。作為19世紀物理學家們的寵兒和大多數電視屏幕的基礎部件，陰極射線管在現代社會里是再普通不過了。當真空玻璃試管一端的熱金屬電極接觸高壓電時，電極發出無形的射線直達涂滿熒光材料的試管的另一端。19世紀，當熒光材料發光時，陰極射線管常常會發出令人恐怖的圖案。

物理學家花費幾十年的時間進行陰極射線的實驗，卻始終搞不清其真實面目。通常認為它是來自乙醚中的波，尤塞弗·約翰·湯姆森則認為陰極射線是從陰極發出的速度很快的電荷。

湯姆森認為它們的路徑遇到磁場會改變，當遇到金屬時會產生電荷，觀察它們如何通過電磁場之后，他發現不論是由什么樣的金屬發出，這些顆粒不僅形狀相同，而且它們的電荷同物質的比率也相同，湯姆森就此認為他的帶電微粒是構成物質的基礎。

湯姆森還發現原子是由大量的中子組成。中子在正極上形成一個球型。雖然這方面的研究取得一定成功，但是在歐內斯特·盧瑟福發現原子核之前卻沒能引起人們的注意。

歐內斯特·盧瑟福的發現使我們認識到，電子雖然并不是組成物質的唯一的顆粒，但卻被認為是世界上無處不在的物質的組成部分。電子組成所有的化學結合物，將物質組合到一起。

元素周期表

1858年，意大利化學家斯坦尼斯勞·坎尼扎羅發布了第一份可靠的原子質量表。不久其他科學家用相同的資料按照遞增的順序排列原子質量，結果發現相同屬性的原子周期性地出現。27歲的英國科學家約翰·紐蘭的斯1865年設計了最初的周期表，但沒有引起當時人們的注意。

世界上草擬第一份廣為認可的元素周期表的榮譽非俄羅斯化學家門捷列夫莫屬。這位圣彼得堡的化學教授真正弄清了它的含義。1869年，在編寫一本化學教科書時，他不停地思考如何講解當時已知的65種元素。于是他只好把它們的名稱、原子質量和一些屬性寫在65張卡片上。在一個寒冷的冬日，他關在房間里按照行列排順序，他看上去像是在做一種耐力游戲。

突然他發現自己排列出的元素卡片有某種規律，更重要的是，他意識到表格中的空白將來會被還未發現的元素填補。門捷列夫非常自信地預測了幾種未知的元素的屬性（幾年后，當它們被發現后與門捷列夫的推斷基本一致）。門捷列夫迅速地將他的元素周期表和所做的預測發表。幾乎就在同時，尤力斯·勞薩·邁爾揭開了元素的模式。他按照元素質量和體積的關系繪制了一張圖表。一位評論家延誤了他的論文的發表，讓門捷列夫捷足先登。