1774年10月，普利斯特列渡过英吉利海峡，来到巴黎，访问了法国科学院，有幸会见了法国著名化学家拉瓦锡。他向拉瓦锡等人表演了他制取“失燃素空气”的实验。表演非常成功，轰动了法兰西和整个科学院，大家都感到惊奇和迷人。
看了表演之后，拉瓦锡立即回到自己的实验室重复做了普利斯特列的实验，结果和英国客人所做、所说的完全一样。但是拉瓦锡在解释这个实验时，却换了个说法，他否认有“失燃素空气”的说法，而把三仙丹分解放出的气体称之为“上等纯空气”。
接着他把锡和铅放在空气中加热，结果加热后的金属质量增加了。这是化学家波义耳早就做过的实验。他又把锡和铅放在密闭容器中加热，结果无论加热多久，金属质量不变。这是1748年俄国化学家罗蒙诺索夫曾做过的实验。但是拉瓦锡并不满足验证前人的实验，经过许多天的周密思考，他又设计了一个具有划时代意义的新实验。
他在一个曲颈甑里放入已称量好的少量水银，曲颈甑口用一个玻璃罩罩上，并与盛水银的槽相通，玻璃罩的体积是已知的。接着他加热曲颈甑使水银沸腾，加热到第二天，银白色的水银面上浮起了红色鳞斑似的渣滓。继续加热数天，红色渣滓一天比一天多，直至加热到第十二天，红色渣滓不再增多时，结果发现玻璃罩子里的空气的体积差不多减少了1／5，而红色渣滓的质量也比原来的水银增加了。随后，拉瓦锡把点燃的小蜡烛放入玻璃罩，烛火立即熄灭。他又放进小白鼠，小鼠也窒息而死。
随后，拉瓦锡将红色渣滓收集起来，放在另一个较小的容器中，用凹透镜聚焦太阳光加热红色渣滓，重新得到水银和无色气体。而此时得到的气体体积等于加热水银时玻璃罩中减少的体积。他把这种气体加到原先的玻璃罩里，和剩余的气体混合，结果得到的气体跟空气的性质完全一样。拉瓦锡终于发现了这一气体新的特征，他把这种气体取名为氧。他认为，燃烧决不是什么燃素的放出，恰恰相反，是物质跟氧的猛烈作用，并放出光和热。进一步分析后，拉瓦锡提出：空气是由两种气体组成的，一种为能帮助燃烧的氧气，约占空气体积的1／5；另一种为不能帮助燃烧的气体，叫氮气，约占空气体积的4／5。
3依据拉瓦锡创立的新燃烧理论，在空气中加热金属时，金属与氧气化合生成了氧化物，由于氧参加进去了，所以氧化物的质量比原金属重了。而木材、纸张燃烧时，由于有二氧化碳生成，逸到空气中了，仅剩下灰烬，所以质量减少了。
拉瓦锡的理论还能够解释呼吸作用不是缓慢放出燃素，而是较缓和的氧化过程，吸入氧气，呼出二氧化碳气体。
至此，燃烧的本质才被提示，拉瓦锡创立的的燃烧理论把在化学界统治70年之久的燃素学说彻底推翻了。他的理论被后来更多的实验所证实。他的发现使化学研究大大地前进了一步。
每当人们做化学燃烧实验，或用到氧时，都不会忘记它的发现者——拉瓦锡。
最轻的元素——氢
在众多的化学元素中，氢是最轻的。它是元素周期表中的第1个元素（原子序数为1，原子量为1），故又可称其为1号元素。氢是一种无色、无臭和无味的气体。怎样知道它是最轻的呢？我们不妨来做一个实验，大家都知道，用肥皂水和竹管可以吹出一个个透明的肥皂泡。如果我们用金属锌和盐酸发生反应，就会产生氢气。把氢气通入肥皂水中，也会吹出肥皂泡，充满氢气的肥皂泡和普通的（充满空气）肥皂泡有一点不同，那就是充满氢气的肥皂泡在空气中上升得更高。这就是因为氢气特别轻，它只是空气质量的1／29。
人们利用氢气特别轻这个特性，用它来充气球和飞艇，例如曾经号称世界上最大的飞艇劳斯·安极立司号的里面充填的就是氢气。1924年10月，劳斯·安极立司号飞艇从德国出发，航行了81个小时，航程8000多公里，最后到达美国。因为氢气容易着火和爆炸，很不安全，现在已经用比氢重4倍的氦代替。氦是惰性气体，不会着火。现在，人们只利用氢气球进行高空气象探测；在节日里放飞五彩缤纷的氢气球以点缀节日气氛。
氢气球为什么会爆炸呢？这是因为氢气能和空气中的氧气发生剧烈化学反应，化合成水。爆炸就是剧烈的伴随光和声音的化学反应。纯净的氢气（即不混杂空气时）是可以安全贮存的。
除了氧以外，氢气还能与许多非金属元素化合，如生成硫化氢，也可以与金属元素化合，生成金属氢化物，例如氢与金属钠化合，形成了氢化钠。
氢是宇宙中蕴藏量最丰富的化学元素。繁星灿烂的银河系，包括太阳和它的行星，就是在120~150亿年前由蕴藏量最丰富的氢元素逐渐演变而来的。即在高于7×106K（绝对温度）时，氢的原子核发生聚变反应，变成氦的原子核，然后再由氦原子核变为碳原子核和氧原子核，以至于其他许许多多的化学元素。因此，氢往往被认为是化学元素的起源。
尽管氢在宇宙间的含量特别多，但它在地壳中的蕴藏量并不很丰富，按其丰度只能排行笫9位。在地球上氢主要以化合物的形式（如水、碳氢化合物、碳水化合物）存在。游离状态的氢气比较集中的地方有两处：一处是在火山爆发时喷出的气体中；另一处是天然气中。在大气中，氢气含量少于1/106，大多是各种有机化合物（包括动、植物体的腐败产物）分解所产生的。
在当今世界上，能源成为人类关注的重大问题。纵观世界能源状况，所利用的主要是石油、煤炭和天然气。它们的蕴藏量毕竟有限，随着世界经济的发展，将被逐渐耗尽，有面临枯竭的危险。石油、煤炭和天然气的燃烧产物给自然界带来严重的环境污染，还给地球带来温室效应，影响生态平衡。
为摆脱世界性的能源危机，科学家们开始探索氢能源。氢作为能源的优点有：（1）氢的储量丰富，仅利用海水产生的氢气所能提供的能量将比地球上所有化石燃料大9000倍；（2）氢气燃烧以后生成水，它对环境不造成任何污染，因此氢有“无污染能源”的美称；（3）从广义的角度来说，氢能还包括氢的两种同位素（氘和氚）发生核聚变以后释放的能量，它比氢释放的能量要大得多。
由于氢气是一种无污染的能源，所以首先在汽车行业中试用。氢发动机汽车是1970年开始研制的，从1980年起，日本的研制工作一直领先于欧美。1982年，国际氢能源协会在美国洛杉矶召开国际氢汽车行车距离比赛，日本武藏工业大学研究小组制造的“武藏5号”氢发动机汽车，用80升液氢，行驶了400公里。1990年，武藏大学在日产汽车公司协助下，推出了以氢为燃料，时速可达125公里的新型汽车。现在，美国和德国也正在研制使用氢气为燃料的小型客车。
现在，各国还在研究将氢气用作飞机燃料。1988年4月，前苏联的一架图154喷气式客机，采用液氢和天然气组成的混合燃料，成功地进行了一次飞行试验，虽然只飞行了21分钟，但却是一次有益的尝试。1990年，前苏联便在国际航空航天技术博览会上展示了第一架以氢为动力的飞机。
氢一共有三种同位素，它们是氢、氘（dāo，又名重氢）和氚氢弹爆炸的瞬间图像（chuān，又名超重氢）。这三种同位素的原子核含有相同的质子数，都是1，但是所含的中子数却不相同。氢原子核中不含中子，氘原子核含有1个中子，氚原子核含有2个中子，因此它们的质量数分别是1、2和3。在天然的氢气中，氢占99．984％；氘只占0．016％；氚的含量更少，氚大部分是由宇宙射线中的中子和质子轰击上层大气中的氮而形成的。
氘和氧的化合物称为重水，在原子核反应堆中用作减速剂。这是因为重水能使核反应产生的中子减速，受控制的中子再去引发其他铀原子裂变，使原子核反应才能持续进行，反应堆才能正常运转。否则裂变失控将发生原子爆炸。
近年来，氘和氚已经成为引人注目的元素，这是因为它们的原子核在高温下可以聚合起来，并放出大量的热能。通常把这一反应称为热核反应，它放出的热能比原子核裂变反应（即原子弹和原子核反应堆所发生的反应）大10倍。
在地球上，第一次利用热核反应的是氢弹。氢弹里面其实没有氢，里面装的是氘和一颗原子弹。当原子弹爆炸后，它所产生的能量把氘加热到非常高的温度，从而引发了热核反应。
现在，科学家正在积极地研究能够人为控制的热核反应，希望它能够把热量慢慢地释放出来，称为“受控热核反应”。
大气中最多的元素——氮
在地球的表面有一层厚厚的大气层，这层大气供各种生物消耗，同时也保证了水分、热量不会大量散失。正是因为有了这层大气，才使得这个星球上能够有生命存在。大气主要包括氮气和氧气，其中氮气占空气总体积的78％。
常温下氮气并不活泼，这使空气含量保持了相对的稳定性。从分子结构的角度来讲，每个氮分子是由两个氮原子组成的，这两个氮原子间通过一种强烈的相互作用连接在一起，在常温下，这种作用力很难被破坏。但如果外界提供能量，如高温或者放电的条件，就足以破坏这种分子内的强烈的相互作用，这时一个氮分子变为两个氮原子，就很容易发生化学反应了。高温下氮气可以与多种金属化合；镁条可以在氮气中燃烧；高温、高压、催化剂存在的条件下氮气可以直接与氢气化合成氨气。有闪电的时候，氮气可以与氧气直接化合生成一氧化氮，这一反应被称为自然界的固氮过程，利用这个反应可以为人类造福：闪电时生成的一氧化氮遇到空气中的氧气马上转化为二氧化氮，二氧化氮溶于雨水形成稀硝酸，随大雨倾泻到地面与土壤中的矿物质反应，形成可溶性的氮肥，可以直接被植物吸收利用。
据估计，地球上每年由“雷电合成”的氮肥有4亿多吨，这正是农谚所说的“雷雨发庄稼”。
自然界“制造”的氮肥还是不能满足人类对氮肥的大量需求。20世纪初，各国科学家纷纷致力于对“人工固氮”过程的研究。怎样才能把资源极丰富的氮气转变为易被植物吸收利用的化合物呢？很显然，实现这个方案很不容易，因为无论通过高温还是放电来破坏氟的分子结构，在大规模的工业生产中都是不现实的。经历了无数次失败之后，终于，德国化学家哈伯于1909年用锇作催化剂合成了氨，当时产率很低，后经改进发展为工业化生产方法，1911年建成了世界上第一座合成氨工厂，开始大规模生产氮肥，为提高农作物产量做出了极大贡献。氨氧化之后还可以得到硝酸，进而得到炸药、染料、塑料等，使化学工业大大向前迈进了一步，1918年哈伯因为这一杰出贡献获得了诺贝尔化学奖。但是，正如历史告诉人们的：科学是一把双刃利剑，哈伯用他的聪明才智效忠于德国，利用这一研究成果制造了大量烈性炸药，为德国发动第一次世界大战提供了强有力的条件。第一次世界大战期间，哈伯又指导德军首次使用了毒气武器。他这种愚忠于祖国的行为遭到了各国科学家和世界人民的指责。
经常使用的氮肥有硫铵、碳铵、硝铵，都属于铵盐。铵盐有三个共同的特性：加热易分解：易溶于水；能与碱反应放出氨气。所以在使用的时候一定要注意，不要放在高温的地方；不要让肥料受潮；不能和不成性肥料一起使用。
硝酸是一种强氧化性的强酸，有一点化学知识的人都知道：硝酸与金属反应时一般不放出氢气，就是因为硝酸有强氧化性。将硝酸和盐酸按照1∶3的摩尔比配成溶液称为“王水”，“王水”的氧化性更强，甚至能溶解金、铂这类非常稳定的金属。浓度很高的硝酸有一个特性，易分解。
因此可以用浓硝酸作火箭发射剂的燃料添加剂。
氮还是构成有机物的重要元素，在作为生命基础物质的蛋白质中，氮是必不可少的。人通过饮食摄取动植物蛋白，经消化后重新合成人体蛋白质、补充到血液、肌肉和脏器中。如果没有氮元素，由碳、氢、氧只能构成水和糖，而不能组成肌肉，皮肤、血液、毛发等等。可以说，氮是生命的基本元素。
最活泼的非金属——氟
氟是最活泼的非金属元素，它几乎能同所有金属和非金属元素发生化学作用。它在冷暗处就能同氢发生剧烈的反应而爆炸，生成非常稳定的氟化氢。在通常情况下，它就能使水迅速分解放出氧气。它与同族元素——氯、溴、碘的性质极其相似。因此，在过去很长一段时间里，人们有时似乎发觉了它，但又不能单独地获得它（性质太活泼了）。它那时有时无、时隐时露的身影不知捉弄了多少化学家。此外，氟对人和植物有很大的毒害，被氟或氟化氢熏过的树木，很快就会枯萎死亡，而且永不复生。氟和氟化氢能穿过人的皮肤渗入骨骼，与骨质中的钙反应生成氟化钙，使人的骨头遭受腐蚀，痛不欲生。因此，人们常把氟同骷髅联系在一起，令人毛骨悚然。
