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    早在兩千多年前，亞里士多德就提出了四元素說(shuō)，認(rèn)為所有物質(zhì)都是由水、火、土、氣，四種元素組成。后來(lái)經(jīng)過(guò)波義耳和拉瓦錫等人的發(fā)展，提出了更加明確的元素、基本要素、簡(jiǎn)單物質(zhì)等概念，它們的含義差不多，是指不能用一般化學(xué)方法進(jìn)一步分解的純的簡(jiǎn)單物質(zhì)，而這些簡(jiǎn)單物質(zhì)可以發(fā)生反應(yīng)生成其他復(fù)雜的物質(zhì)。用現(xiàn)在的觀點(diǎn)來(lái)看，他們所說(shuō)的元素，差不多就是單質(zhì)。隨著化學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多新的元素被發(fā)現(xiàn)。而有些之前被誤認(rèn)為是簡(jiǎn)單物質(zhì)的物質(zhì)也被發(fā)現(xiàn)可以進(jìn)一步分解成多種更簡(jiǎn)單的物質(zhì)。比如，在拉瓦錫之前，水被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單物質(zhì)，但他通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)水可以分解為兩種更基本的物質(zhì)，分別叫做氫和氧。當(dāng)然這里的元素或簡(jiǎn)單物質(zhì)只是從宏觀的物質(zhì)組成的角度來(lái)討論的。

    另一方面，人們對(duì)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)也一直有思考，比如古希臘哲學(xué)家德謨克利特就提出原子論，它認(rèn)為物質(zhì)由不可分割的微小單元——原子構(gòu)成。這種觀觀點(diǎn)受到很多哲學(xué)家和科學(xué)家的認(rèn)同，包括牛頓。

    而在18世紀(jì)和19世紀(jì)，化學(xué)家們又發(fā)現(xiàn)了化學(xué)反應(yīng)中的幾條非常有意思的定量規(guī)律。分別是: 質(zhì)量守恒定律、當(dāng)量定律、定比定律、倍比定律。

質(zhì)量守恒定律: 俄國(guó)化學(xué)家洛蒙諾索夫通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)前后反應(yīng)物和產(chǎn)物的總質(zhì)量不變，這后來(lái)得到拉瓦錫等化學(xué)家的進(jìn)一步驗(yàn)證。

當(dāng)量定律: 卡文迪許在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，中和同一質(zhì)量的碳酸鉀所消耗的硫酸和硝酸可以和相同質(zhì)量的大理石反應(yīng)。18世紀(jì)末，德國(guó)化學(xué)家里希特對(duì)酸堿反應(yīng)進(jìn)行了大量精確的研究，最后提出:化學(xué)物都有確定的組成，化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物之間存在定量關(guān)系，兩種物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，一定量的一種物質(zhì)總是需要確定量的另一種物質(zhì)。

定比定律: 法國(guó)藥劑師普魯斯特發(fā)現(xiàn)不同來(lái)源的同一物質(zhì)的元素組成是不變的。比如，他收集了來(lái)自日內(nèi)瓦、非洲等世界各地的海水、湖水等各種類型的水，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，除去水中的雜質(zhì)后，所得純凈水的組成一律都含氧88.9%，含氫11.1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。他進(jìn)一步得出這樣一個(gè)結(jié)論:兩種或兩種以上元素化合成某一化合物，參與反應(yīng)的各元素的質(zhì)量比例是一定的。這跟當(dāng)量定律一致。但這遭到了貝托雷的反對(duì)。貝托雷研究了不同條件下鐵和氧的化合現(xiàn)象，以鐵和氧能以不同的質(zhì)量比相化合這一實(shí)驗(yàn)結(jié)果反對(duì)定比定律。然而普魯斯特卻認(rèn)為，幾種不同元素可以生成少數(shù)幾種不同的化合物，而每一種都有自己固定的組成。

倍比定律: 幾種不同元素反應(yīng)可以生成幾種不同組成的化合物的觀點(diǎn)得到了英國(guó)化學(xué)家戴維的驗(yàn)證。1800年，戴維發(fā)現(xiàn)，相同質(zhì)量的氮和氧化合后生成三種化合物:一氧化二氮、一氧化、二氧化氮，三種化合物中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比例為1:2.2:4.1。這沒(méi)引起戴維的注意，卻引起了道爾頓的注意，因?yàn)檫@個(gè)比例接近簡(jiǎn)單的整數(shù)比，而且具有倍數(shù)的關(guān)系。

    為什會(huì)有會(huì)有這種整數(shù)和倍數(shù)的關(guān)系呢？道爾頓認(rèn)為物質(zhì)是由可數(shù)的最小單位構(gòu)成，從而提出了原子學(xué)說(shuō)。他認(rèn)為物質(zhì)是由具有一定質(zhì)量的原子構(gòu)成的；元素(即簡(jiǎn)單物質(zhì))是由同一種類的簡(jiǎn)單原子構(gòu)成的，簡(jiǎn)單原子不可以再分割；不同的簡(jiǎn)單原子可以結(jié)合成復(fù)雜原子，而化合物則是由復(fù)雜原子構(gòu)成。既然復(fù)雜原子由整數(shù)個(gè)不同的簡(jiǎn)單原子結(jié)合而成，那么由兩種相同元素組成的不同化合物中，同種元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就滿足簡(jiǎn)單的整數(shù)比，一定條件下也可以成倍數(shù)關(guān)系，從而倍比定律得到解釋。當(dāng)然，按照原子論的觀點(diǎn)，質(zhì)量守恒定律、當(dāng)量定律與定比定律也可以得到完美的解釋。

蓋—呂薩克定律: 有意思的是，法國(guó)科學(xué)家蓋—呂薩克發(fā)現(xiàn)，在兩種氣體的化合反應(yīng)中，參與反應(yīng)的氣體的體積在同溫同壓下成也成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。參考原子論的觀點(diǎn)，他提出了一個(gè)新的假說(shuō): 在同溫同壓下，相同體積的不同氣體含有相同數(shù)目的原子，即蓋—呂薩克定律。這樣參與反應(yīng)的各種物質(zhì)的原子的數(shù)量之間就成整數(shù)比，符合原子論的觀點(diǎn)。

    然而這個(gè)觀點(diǎn)遭到了道爾頓的公開反對(duì)。因?yàn)榈罓栴D認(rèn)為: (1)不同元素的原子的大小不一樣，因此相同體積的不同氣體不可能含有相同數(shù)目的原子；(2)此外，還有一體積氧氣和一體積氮?dú)馍蓛审w積一氧化氮的事實(shí)與該假說(shuō)矛盾。因?yàn)榘凑赵诱摰挠^點(diǎn)，要是該假說(shuō)成立的話，那么一體積的氧氣跟一體積的氮?dú)饣弦矐?yīng)該生成一體積的一氧化氮才對(duì)。而事實(shí)是生成兩體積，要是蓋—呂薩克的假說(shuō)正確的話，那么就會(huì)存在半個(gè)氧原子跟半個(gè)氮原子生成一個(gè)一氧化氮原子的結(jié)論，這跟原子論中簡(jiǎn)單原子不可分割的觀點(diǎn)矛盾。

    對(duì)于一理由(1)，用現(xiàn)在的觀點(diǎn)來(lái)看很容易解釋，因?yàn)闅怏w原子只占據(jù)了極少的空間，氣體的體積并不等于原子體積之和。而對(duì)于理由(2)，就在道爾頓與蓋—呂薩克爭(zhēng)論不休的時(shí)候，意大利物理學(xué)教授阿伏伽德羅對(duì)這場(chǎng)爭(zhēng)論產(chǎn)生了濃厚的興趣，并發(fā)現(xiàn)了矛盾的根源，最后提出了分子假說(shuō)完美的解釋了這個(gè)矛盾。他明確提出了分子概念，他認(rèn)為簡(jiǎn)單物質(zhì)或化合物的最小構(gòu)成單元是由原子構(gòu)成的分子，而簡(jiǎn)單物質(zhì)并不是由單個(gè)簡(jiǎn)單原子構(gòu)成的，而是由多個(gè)簡(jiǎn)單原子結(jié)合而成的分子構(gòu)成的。從而把蓋呂—薩克定律改成: 同溫同壓下，相同體積的不同氣體具有相同數(shù)目的分子。比如，要是認(rèn)為氮?dú)夂脱鯕獾幕緲?gòu)成單元分別是由兩個(gè)氮原子和兩個(gè)氧原子構(gòu)成的分子，而不是單個(gè)的氮原子和氧原子的話，那修正后的蓋—呂薩克定律跟道爾頓的原子假說(shuō)之間便沒(méi)有矛盾。

    然而阿伏伽德羅的分子假說(shuō)在之后的約半個(gè)世紀(jì)中一直沒(méi)有得到普遍接受。由于不承認(rèn)分子假說(shuō)，原子量的測(cè)定結(jié)果以及化合物的原子組成存在很大的分歧，最終在第一次國(guó)際化學(xué)會(huì)議結(jié)束之際，康尼查羅的朋友向與會(huì)的化學(xué)家發(fā)了康尼查羅寫的《化學(xué)哲學(xué)教程提要》，這本小冊(cè)子回顧了從阿伏伽德羅的分子假說(shuō)提出以來(lái)，原子和分子等概念的發(fā)展歷程，談到只有接受阿伏伽德羅的分子論才能才能破解當(dāng)前的迷局。這一舉動(dòng)使人們理解了分子假說(shuō)的重要意義，從而使分子假說(shuō)得到普遍接受。