当自然哲学在将近十七世纪末开始表现出停滞不前的状态时，新生的化学科学遭到了严重的倒退。波义耳以及十七世纪六十和七十年代兴盛起来的英国医学化学家学派，都没有能建立起一个化学传统，他们的成就也没有能引起紧接在他们之后的时代应有的注意。威廉？沃顿（William Wotton）在他的《古代与近代学术回顾》（公元1694年）里曾注意到医学化学受到当时科学衰退的影响最大。沃顿写道：“对于这些东西（各门科学）的‘时代心情’同二、三十年前的情况显然有所改变……才智之士的讥讽大大挫折了那些富有的人和爱好学问的人的热情，从而使生理学的研究开始在医生和工匠中间缩小了。”
当时的“才智之士”对于科学的衰退丝毫不负责任，因为他们对皇家学会的讥讽，远不及较早时期斯特布从政治上和意识形态上对科学家的攻击严重，而斯特布的攻击也收效甚微。而且，在有丰特列尔那样作家支持科学运动的法国，科学的衰退也同样显著。
当英国的化学学派在将近十七世纪末衰落下来时，德国的医疗化学学派却复兴起来，产生了燃素学说。医疗化学家们曾经设想化学物质含有三大元素：硫为易燃的元素，汞为流动性和挥发性的元素，盐为固定和不活动的元素。美因茨大学的一个医学教授约钦姆？贝歇尔（Joachim Becher，公元1635－1682）略微修改了医疗化学的学说，于公元1669年主张固体的泥土物质一般含有三种成分：第一、“石土”，存在于一切固体中的一种固定的土，相当于早期医疗化学家的盐元素；第二、“油土”，存在于一切可燃物体中的一种油性的土，相当于硫元素；第三、“汞土”，一种流动性的土，相当于汞元素。贝歇尔主张一切可以燃烧的物体含有硫质的、油性的“油土”，它在燃烧过程中从它与别的土的结合中逃了出来。
燃烧和锻烧的过程因此牵涉到化合物分解为其组成部分的过程，在最简单的情况下也就是分解为硫质的“油土”和固定的“石土”。在理论上，简单的物体不能发生燃烧，因为含有“油土”和另一种土的物质必然是化合物。德国哈雷大学的医学与化学教授格奥尔格？恩斯特？斯塔尔（Georg Ernst Stahl，公元1660－1734）于公元1703年把贝歇尔的“油土”重新命名为“燃素”，这就是“热的运动”或“火的运动”，也就是“硫质的元素”和“油性的元素”。金属是灰碴与燃素的化合物，加热释放了燃素而剩下灰碴。总的说来，燃素为一切可燃物体的根本要素，油、脂、木、炭及其他燃料含有特别多的燃素。当这些物体燃烧时，燃素便逸出，或则进入大气中，或则进入一个可以与它化合的物质中如灰碴，从而形成金属。
这样一种锻烧和燃烧的理论，包括了大量早期的医疗化学家以及他们以前的炼金士的基本见解，那些人都认为物质一般为物质与灵气所构成，可以用火炼的方法而使其分离，当物质加热时，灵气便从物质中逸出。十六世纪时，人们清楚地看出，在某些情况下，特别在金属锻烧的情况下，残剩的物质或被称为“死的物体”，都比原来的物质要重。在解释这种现象时，人们假定物质的灵气根本没有重量或甚至具有正的轻量，因此当物质丧失其挥发的或灵气的部分时，便变得更重了。毕林古邱在他的《烟火制造术》（公元1540年）中提出这样一种见解：“铅在用火除去其水和空气成分之后……就象一个只剩它自身而完全死了的东西一样倒下来，因而变得更加重了，这就象死去动物尸体所显示出来的一样，它事实上比活着时要重得多。”
燃素说以一种更加复杂的形式对金属的锻烧成碴现象提出一个类似的解释。燃素说者假定金属为化合物，在锻烧时分解为其组成部分，即重的灰碴和气体的燃素。燃素说是因斯塔尔而流行起来的，但斯塔尔并没有把燃素说的这种含义明白表示出来，即燃素具有一种负的重量或正的轻量，如同亚里士多德宇宙论里的气元素和火元素那样。但是他的一些信徒却这样说了。法国南部了科学社团特别是迪戎和波尔多克斯的那些学会，都广泛讨论了燃素说，它在蒙彼利埃的医学院特别有影响。十八世纪六十年代，蒙彼利埃医学院的教授加勃里尔？文耐尔（Gabriel Venel，公元1723－1775）公开宣称燃素具有一种正的轻量。据传他曾经说过：“燃素并不被吸向地球的中心，而是倾向于上升，因此在金属灰碴形成后，重量便有所增加，而在它们还原时重量就减少。”
这样一种思想，表明化学在十八世纪中叶同物理学及机械论哲学离得多么远，因为在物理学上人们通常承认地球上的一切物体都被引力吸向地球中心。
在十八世纪的下半叶，英国的化学家，特别是约瑟夫？布莱克、亨利？卡文迪许和约瑟夫？普利斯特列普遍都接受了燃素说，不过他们进行的实验工作却注定要推翻燃素说和古希腊关于自然物质是由土、水、气、火四大元素所构成的学说。土已经不再被普遍认为是一种元素了，因为人们认识到有多种土。但是水、气、火仍然广泛地被当作是元素，实际上燃素有时被当作就是火元素，或者更广泛地被当是火的激发素。早在十七世纪，赫尔蒙脱就把气体想象为不同于空气的元素物质，但是他的后继者却把气体当作仅仅是元素空气的各种不同形式，例如波义耳曾经称之为“虚构的空气”。现在到了十八世纪中叶，布莱克证明有一种气体，二氧化碳，或他叫做的“固定空气”存在，其化学性质和空气不同。他于公元1754年证明碳酸镁加热后失去重量及大量气体，并且证明同量的碳酸镁溶解于种酸液里，也会丧失同等的重量和气体。布莱克进一步还证明碳酸镁加热后所剩下的残余，即氧化镁，象碳酸镁一样，在加酸后产生同样的盐，但又与碳酸镁不同，并不放出气体。还有，他指出氧化镁的酸液里产生一种可溶性碳酸盐的沉淀物，例如苏打，它与最初制造氧化镁所用的碳酸镁在重量及成分方面都相同。因此，看起来碳酸镁以及一般碳酸盐好象都是一种碱，例如象氧化镁同有重量的气体即“固定空气”的化合物。在加热时，碳酸盐所失去的并不是无重量的和不可捉摸的燃素，而是一种十分明确的化学物质“固定空气”；它具有重量并可以分离和研究。布莱克在考察“固定空气”的性质时，发现它被苛性碱吸收而空气则不被吸收，而且它并不有助于燃烧和呼吸，而空气则能帮助燃烧和呼吸。
布莱克的研究引起了其他英国化学家对气体的化学性质问题的注意。亨利？卡文迪许于公元1776年发表他用稀酸液对金属的作用制出他称做的“可燃空气”，即氢，以及用强硫酸和硝酸分别作用于金属制出“硫气”和“硝气”。卡文迪许为了分离这些气体，发展了集气槽，这种集气槽早些时候曾经被其他人特别是黑尔斯采用过。他用一只瓶装满了水，把它倒置在水槽中，而把气体的气泡放进瓶内，使气体将水排出并把瓶子装满然后加以封闭。如果气体能溶解于水，卡文迪许就用水银作为槽内和瓶内的液体，这一种方法由他的同时代人约瑟夫？普利斯特列作了显著的发展。普利斯特列于十八世纪七十年代发现了好几种气体并用集气槽分离了它们，如氨、氯化氢、一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、氧、氮、一氧化碳和二氧化硫。瑞典的药剂师卡尔？席勒也在同时独立地沿着同样的途径进行研究，比普利斯列略早一点发现了氧气。席勒是最先认识到这种发现的重要性的一个。他于公元1777年指出空气不可能是一种元素物质，因为它由两种气体即“火空气”或氧同“浊空气”或氮所组成，其体积据他的估计为一比三。然而，席勒仍坚持燃素说。在席勒看来，“火空气”或氧的功用在于摄取燃烧物质所给出的燃素。能够这样被吸收的分量是有限的，因此在密封的空间里，当氧为燃素所饱和的时候，它就不再有助于燃烧了。
这时在法国，安东尼？拉瓦锡正在沿着颇为不同的途径进行研究。他系统地批评了传统的化学理论。拉瓦锡是十八世纪法国的一个典型科学家。他得过一个法学学位并精通好几门学科。他当过法国税务总局的税务员，后来被任命为国家火药厂的管理人。拉瓦锡最早的化学研究从公元1769年开始，当时他证明同范？赫尔蒙脱以及他的前辈的信念相反，水不能转变为土。这一信念是根据煮开水的玻璃瓶内积有一层土一般的沉淀这一事实来的。拉瓦锡证明煮水的玻璃瓶丧失了重量，而丧失的重量恰好等于沉淀的重量。因此类似土的沉淀来自玻璃瓶而不是水里。后来在公元1772年拉瓦锡重复了一些在燃烧方面所作过的实验，证明非金属如磷以及金属如锡在空气中燃烧后增加重量。在拉瓦锡看来，重量的增加可能是由于吸收空气的缘故。他于是读遍并查阅了他的前辈们有关吸收气体或放出气体实验的著作。他看出不同的作者对于同一系列事实往往给以不同的解释，从而产生了这样的见解，认为现在应当批判地重复许多以前的实验，才能在不同解释之间作出抉择，或者用一种崭新的理论去代替它们。拉瓦锡在他的《日记本》里写道：“在我叙述了空气从物质中释放出来以及空气与物质结合的全部历史后，这些（解释上的）不同就会充分显示出来。这个目的的重要性促使我全面地从事这一工作，因为我觉得这注定要在物理学和化学上引起一次革命。我感到必须把以前人们所做的一切实验看作只是建议性质的；为了把我们关于空气化合或者空气从物质中释放出来的知识，同其他已取得的知识联系起来，从而形成一种理论，我曾经建议用新的保证措施来重复所有的实验。”
拉瓦锡的这一条写于公元1772年或后一年，表明他在开始他的关于这个问题的主要实验工作若干时间以前，就已经在化学理论上计划着一个全面的革命。这一条也表明他企图借重复过去人们做的实验工作，而不象卡文迪许、普利斯特列和席勒那样冒昧地开辟新的领域。拉瓦锡已经证明赫尔蒙脱认为水可以变土是错的。现在他于公元1773－1774年又着手否定波义耳关于金属在锻烧时重量增加是由于吸收了火微粒的论点。他重复了波义耳在一只瓶内使锡加热的实验，瓶子和瓶中的东西在加热前和加热后都过了秤。但是拉瓦锡在实验前先将瓶子封闭，发现加热后，虽然锡已化成灰碴，但重量却没有变化。因此，锻烧过程不可能如波义耳所设想的是吸收有重量的火微粒的过程。在打开瓶子时，拉瓦锡发现空气冲了进去，这样瓶子和瓶里东西秤起来就加重了。空气进入瓶内所增加的重量，和锡锻烧后增加的重量相等，因此灰碴看来是金属同空气的一种化合。
普利斯特列于公元1772年发现，在封闭空气中的金属在锻烧后至多吸收被封闭空气体积的五分之一。拉瓦锡同样地发现当金属被锻烧时只吸收一部分空气，他认为这一部分在性质上不同于未被吸收的那一部分空气。当时拉瓦锡所知道的密度上与空气不同并为化合后所吸收的唯一气体是布莱克的“固定空气”或二氧化碳。拉瓦锡发见铅加热后吸收一部分空气而产生密陀僧（即一氧化铅），而密陀僧在与木炭一起加热后又重新变为铅，并放出一种他证明是“固定空气”的气体。他设想密陀僧放出的气体就是铅所吸收的气体，因此大气中助燃的成分就是“固定空气”。可是拉瓦锡发现磷不能在“固定空气”中燃烧，而且这种气体一般不助燃。因此他不得不放弃“固定空气”是导致燃烧和锻烧的大气成分的假说。拉瓦锡本人并没有比这更前进一步，虽则大气在燃烧中究竟起什么作用的问题仍然存在。
这个问题并没有因拉瓦锡开头只采用了重复旧的实验并加以改进的办法而得到解决；为了解决问题就得用卡文迪许、普利斯特列和席勒的新发现。普利斯特列于公元1774年访问巴黎，告诉拉瓦锡他发现一种他称之为“脱燃素的空气”它是将氧化汞加热后获得的。这种“脱燃素的空气”或现在叫做氧气，就是拉瓦锡一直在寻找的那个大气中的活泼成分。蜡烛在氧气中比在普通空气中燃烧得更亮，而动物也生活得更加长久。金属在锻烧时吸收了全部体积的氧，但只吸收空气体积的一部分。拉瓦锡在公元1775年开头认为氧是不含有通常污染大气杂质的纯的元素空气本身。但是席勒于公元1777年证明空气含有两种气体，即助燃的氧和不活泼的氮。拉瓦锡接受了席勒的见解，并于公元1780年提出大气体积是由四分之一的氧和四分之三的氮所组成。普利斯特列根据他所作金属在锻烧时吸收部分体积的空气的实验，得出了更加精确的比率，即五分之一的氧和五分之四的氮。
最后拉瓦锡于公元1783年宣布了他在十年前所计划的化学理论的革新。拉瓦锡夫人仪式性地焚烧了斯塔尔和燃素说者的书籍，标志新化学的开始，就象帕拉塞尔苏斯约在两个半世纪以前焚烧了中世纪那些医学权威的书籍以开辟医疗化学的时代一样，拉瓦锡认为燃烧和锻烧的过程在任何情况下都是可燃烧物质同氧的化学结合，因为所形成物质的重量毫无改变地等于原来所用物质的重量。燃烧与氧化过程不能归之于所谓燃素的逸出，因为旧的学说要求燃素应当在某些情况下具有重量，在其他情况下则没有重量，而在另外一些情况下却具有一种正的轻量。过去曾经把热和光当作是燃素逸出的表现，因为在燃烧及锻烧过程中常有热和光放出来，但是由于热和光是不可秤量的，发热和发光便是燃烧与锻烧化学过程之外的事情，这从反应过程中的重量变化就可以看出。物质在燃烧或锻烧过程中重量上的变化完全是物质同氧反应的结果。
拉瓦锡的化学革命并不很完备，因为他按照医疗化学家的方式，把氧提高到可作普遍解释的“本原”的地位，许多没有得到实验证实的性质他都归之于氧。按照拉瓦锡 看法，氧是成酸的本原，一切酸都是由氧和一种非金属物质结合而成。亨弗利？戴维证明这样一种假设是不正确的，因为他在公元1810年证明盐酸并不含有氧。拉瓦锡于公元1784年改革了化学上的命名以扩大他的革命，提出化学物质的现代名称。他在命名上改革同样是不彻底的，因为化学物质的名称虽则现代化了，但旧时炼金术的符号仍保留了下来。
在英国，苏格兰人约瑟夫？布莱克从一开始就讲授新化学，但是卡文迪许和普利斯特列这些英格兰化学家却始终燃素说。卡文迪许于公元1781年对于大气的组成作了一个精确的测量，他的测量结果与现代的估计十分相近，但他继续把空气当作是一种元素，不是如“席勒和拉瓦锡所设想的”为氧和氮的混合物。但是普利斯特列在研究了氧以后，却接受了现代的观点。普利斯特列于公元1775年写道，虽然空气的元素性质是一个哲学上的公理，但是他的实验使他确信“大气里的空气不是一成不变的”。普利斯特列于公元1781年把氢与氧混合在一起使之发生爆炸，发见这些气体都用尽了，只剩下一点露水。卡文迪许重复了这一实验，发现一个体积的氧同2.02体积的氢结合就产生水。他的实验结果意味着水是氢与氧的化合物而不是一个元素，但是卡文迪许却拒绝接受这种关系。他假定水是一种元素，氧是去掉燃素的水，氢或则是燃素本身，或则是含有过多燃素的水。根据普利斯特列的实验，詹姆斯？瓦特单独地并且差不多在同时提出一个类似的关于水的性质学说。
这时候拉瓦锡正在寻找一种根据他的学说就由氢即一种非金属同氧相结合而形成的酸。他没有找到这样的酸，但是卡文迪许的助手布莱格登（Blagden）于公元1783年访问巴黎并告诉拉瓦锡，英国化学家从氢和氧获得了水。拉瓦锡草草进行了一次实验，证实了卡文迪许和普利斯特列关于水的组成实验研究的主要成果。拉瓦锡没有证明这两种气体结合的重量同所产生的水的重量相等，但是他说：既然“整体等于其各个部分，在物理学和在几何学上都同样是正确的……我们觉得下这样的结论也是对的，即这种水和重量与用来形成水的两种气体的重量相等。”
拉瓦锡从他的实验得出了现代的结论：水不是一个元素而是氢和氧的化合物。现在拉瓦锡已经能够应付在他的新学说开始提出时所碰到的一个严重责难了。一种金属如锡或者铁在酸中溶解，就放出氢而形成一种盐。这种金属的灰碴溶解于酸而形成同一种盐，但并不放出任何气体。因此，当时人们普遍认为氢就是燃素或者是水同燃素的结合。酸使燃素从金属中释放出来但不从灰碴中释放出来，因为金属被设想是由灰碴和燃素所组成的。开头拉瓦锡不能根据他的新学说说明这些现象，但一旦弄明白水由氢与氧所组成之后，他就提供了另一种解释来代替燃素说。一个溶解于稀酸液中的金属摄取了存在在水里的氧，形成它的灰碴或氧化物，这种氧化物与酸结合而产生一种盐，同时释放出水中的氢。
现在，拉瓦锡的学说在概括化学的已知事实上远比燃素说要满意得多，因此燃素说很快就失去地位。土、水、气、火不再被当作是元素了，因为土有许多种，火可以分为热、光和烟，空气被证明是由氧和氮所组成，而水则由氢和氧所组成。拉瓦锡在代替传统观念给化学元素下定义时，比波义耳讲的更加确切：元素“是化学分析所达到的真正终点”。在他写的第一本现代化学教科书《化学纲要》（公元1789年）里，拉瓦锡以此为基础列举了大约二十三种可信的元素物质。但是，他在无机界元素中间也包括了一种他称为“卡路里”的物质，即所假定的没有重量的热质。
关于热的性质问题，英国化学家卡文迪许比拉瓦锡更接近近代，因为卡文迪许是很旧式的并且赞成十七世纪的学说，如他所指出的按照“伊萨克？牛顿爵士的意见”热不是一种物质而是组成物体的微粒的机械运动。总的说来，卡文迪许是十八世纪后叶英国化学家中理论上最保守的一个，而且由于不能使自己适应在他的实验帮助下建立起来的新化学，他在公元1785年前后就放弃了化学研究。普利斯特列同卡文迪许不一样，他不属于当时大体上保守方面的绅士业余科学家传统；他属于新的较为激进的不信国教者企业家的传统，但是他从来没有完全放弃燃素说。普利斯特列接受了空气不是元素而是一种混合物的见解，并且有一个时期认为水可能是一种化合物而不是一种元素物质，但是另一个燃素说学者詹姆斯？瓦特却把他拉回到传统的见解上去。当他于公元1785年发现氢，或他所设想的燃素，作用于金属灰碴而产生水的时候，他对整个燃素说的支持曾经有一度动摇过。但是他假定氢是燃素与水的化合物而不是燃素本身，就把这项发现纳入燃素说里面了。最后，他在美国的晚年生活中，写了一篇捍卫燃素说的文章。
十八世纪晚期英国化学家许多理论上的保守主义，好象都是由于他们工作上的显著经验主义所致。他们作的实验向拉瓦锡证明空气与水不是元素，并且证明燃烧与锻烧过程基本上是物体和氧的反应。但是他们并没有从他们的工作中得出这样的结论，而当他们的实验的理论意义被人提了出来放在这些英国化学家们的面前时，他们却不能接受。在另一方面，拉瓦锡并没有作出什么有实质性的新实验而有所发现，甚至在这个问题上没有作出多少工作之前便计划了化学理论一整套革命。他重复了赫尔蒙脱和波义耳的实验，并比他的前辈从这些实验作了更多的推论，但是一直到普利斯特列告诉他关于氧的发现，而且一直等到他获悉卡文迪许关于水的成分的研究之后，才发表了他的理论。在重复英国同时代人的工作时，拉瓦锡使用的实际方法都显然不及卡文迪许和普利斯特列所使用的方法，但是他却在这些成果的基础上建立了一个崭新的理论体系。
这些人都相互看到对方工作的片面性，但是似乎都不能克服自己的缺点。拉瓦锡把普利斯特列的《关于不同空气的观察》（公元1772年）描写为“一本几乎不受任何种推理干扰的实验设计”。普利斯特列在一个或许是较为温和的答辩里，把拉瓦锡描写为一个“在许多方面是世界上的哲学界应当非常感谢”的人。普利斯特列在化学革命的插曲中也许是一最古怪的人物。在早年时期普利斯特列写道：“我感到几乎在每一个问题上都有理由去接受通常被称作异端的那一面”。然而在化学上他却坚持传统的燃素说一直到死，而不赞成靠他的氧的发现而建立起来的那些新学说。实际上，除了化学外，他在政治上和宗教上都是反正统观念的，弄得他不得不于公元1794年离开英国到美国去安身，而在同一年，拉瓦锡这个化学革命家，却因为同法国政治上的保守分子，和税务总局以及旧政权的其他机构有牵连而被送上了断头台。这是何等的嘲弄啊！
[英]梅森
