物質由元素組成

我們知道，光有三原色，分別是紅、綠、藍，通過紅、綠、藍三種光的不同比例的組合可以得到絕大多數可見光。這是偉大的科學家牛頓發現的，光學是物理學。我們也知道七階音符的組合可創作出無窮盡的音樂作品；26個英語字母可組合成巨大而優美的英語世界。那么，研究物質組成的化學家自然會問：多姿多彩的物質世界也有少數幾種基本的“原物質”嗎?化學家不用“原物質”這一詞語，而是使用“元素”。現在問題變成：多姿多彩的物質世界是由哪些元素組成的呢?

在古希臘，著名學者亞里士多德提出物質組成的四元素說。他認為地球上的所有物質都是由土、火、水和空氣這四種不同的元素組成的。我國古代也有類似的看法，那就是陰陽五行學說，五行學說認為物質都是由金、木、水、火、土這五種元素組成。按照四元素說的論點，土壤是由緊排在一起的土原子和水原子組成的；排列得越好，土質就越好。生長在土壤里的植物把土原子、水原子與太陽光中的火原子結合。形成木頭的原子。當水逸去后，木頭就變成了干柴。燃燒干柴，就把木頭分成原來的火原子和土原子，火原子從火焰里跑掉，土原子留下來就是灰燼。用這種論點可以這樣解釋金屬的煉制：鐵礦石跟其他石頭一樣，是由同一種土原子組成的。當把鐵礦石放在烈火中時，土原子就與火原子結合形成鐵原子。為了將這個概念應用于所有金屬，他們解釋說不同性質的金屬，如鐵、銅、金是由不同比例的土原子與火原子組成的。閃閃發光的黃金比暗黑的鐵含有更多的火。所以如果往鐵、銅里多加些火，它們就有可能變成黃金。這正是煉金術士堅信不移的觀念。這些解釋在當時看來很有道理，但以現代科學理論來討論，卻都是不對的。

現代科學認為，植物通過光合作用將從空氣中吸收的二氧化碳和從土壤中吸收的水首先合成葡萄糖，然后植物再將葡萄糖合成淀粉和纖維素。鐵礦石放在烈火中時，鐵礦石被木炭(現在是焦炭)燃燒生成的一氧化碳還原生成鐵。鐵、銅、金都是單質，不能用化學方法直接實現轉化。

現在我們知道，四元素說中的土、火、水和空氣沒有一種是元素。水是化合物，由氧、氧兩種元素組成；土和空氣是混合物；而火焰實際上是光，光是一種波。

直到1661年，英國科學家波義耳才首次提出了科學的元素概念：“元素是某些不由任何其他物質所構成的原始的簡單物質或完全純凈的物質，它們是用一般方法不能再分解的更簡單的物質”。波義耳是化學的奠基人，恩格斯對此曾給予了高度評價：“是波義耳把化學確立為科學。”

波義耳雖然提出了，較為科學的元素的定義，他本人并沒有發現新的元素。在波義耳時代已知的元素只有金、銀、銅、鐵、錫、鉛、鋅、銻、鉍、汞、硫、碳、砷等十余種。大量的元素是隨著實驗技術手段的不斷提高而逐步發現的，現在發現的公認的化學元素已有112種，可以穩定存在的有近90種。