Der Wunsch, Gold herzustellen, führte die Entwicklung der Chemie jahrhundertelang in eine Sackgasse. Erst Wissenschaftler wie der Engländer Robert Boyle (1627 – 1691) trugen mit ihren Forschungen dazu bei, dass sie zur exakten Wissenschaft wurde. Er unterschied als Erster zwischen chemischen Verbindungen und physikalischen Gemengen. So ist Kochsalz zum Beispiel eine chemische Verbindung aus Natrium und Chlor, während es sich bei einem Gemisch aus Zucker und Salz um ein Gemenge handelt.
Bei der Erforschung von Verbrennungs-Prozessen stellte Boyle zudem fest, dass die Asche mehr wog als der verbrannte Gegenstand selbst. Beim Verbrennen musste also etwas hinzugekommen sein. Gelöst wurde dieses Geheimnis schließlich im Jahr 1789 von dem französischen Privatgelehrten Antoine Laurent Lavoisier (1743 – 1794). Er bewies, dass Stoffe beim Verbrennen an Gewicht zunehmen, weil ihnen Sauerstoff angelagert wird, und schuf damit die moderne Oxidations-Theorie.
John Dalton berechnete die Atomgewichte einer Reihe von Elementen
Heute mag diese Entdeckung banal klingen, aber damals war sie eine Sensation, denn gerade die Verbrennung hatte die Chemie damals vor ein Rätsel gestellt. Noch zur Zeit Lavoisiers glaubten viele Chemiker, dass die Verbrennung nur mithilfe eines geheimnisvollen, unsichtbaren und nicht messbaren Stoffes möglich sei, den sie Phlogiston (griechisch: phlogein = brennen) nannten. Zusammengefasst sah ihre Theorie so aus, dass wenn man von einem Metall das Phlogiston entfernt, Metallasche zurückbleibt. Gibt man dieser Asche jedoch Phlogiston hinzu, wird daraus Metall. Lavoisier bewies das Gegenteil. Damit wurde die Chemie zu einer exakten Wissenschaft. Ihr Haupt-Fundament waren nun nicht mehr philosophische Grübeleien, sondern Experimente und genaue Messungen.
Trotzdem kam auch die wissenschaftliche Chemie nicht ohne Theorien aus. Der britsiche Forscher John Dalton (1766 – 1844) griff die Atom-Theorie des griechischen Philosophen Demokrit wieder auf und berechnete – wenn auch zum Teil falsch – die Atomgewichte einer Reihe von Elementen. Von da an galt das Atom als kleinste Einheit eines Grundstoffes.
Justus von Liebig schuf die Grundlagen für die künstliche Düngung
Der Italiener Amedeo Avogadro (1776 – 1856) erweiterte die theoretische Chemie um den Begriff des Moleküls als kleinste Einheit einer chemischen Verbindung und machte damit eine Reihe von chemischen Prozessen verständlich, die vorher schwer zu deuten waren. Von nun machte die Chemie große Fortschritte. Der Schwede Jöns Jakob Berzelius (1779 – 1848) entwickelte eine „Zeichensprache“, mit der man die Zusammensetzung einfacher Moleküle beschreiben kann. So bedeutet die Formel „H2O“ (Wasser), dass ein Wasser-Molekül aus zwei Wasserstoff- und einem Sauerstoffatom besteht. Diese „Zeichensprache“ wird auch heute noch verwendet.
Ein weiterer Meilenstein in der Geschichte der Chemie ist die künstliche Herstellung der Harnsäure, eines Abfallprodukts menschlicher und tierischer Körper, die 1828 dem deutschen Chemiker Friedrich Wöhler (1800 – 1882) gelang. Bis dahin hatte man nämlich geglaubt, dass alle tierischen oder pflanzlichen Stoffe einen Bestandteil enthielten, der „Lebenskraft“ genannt wurde und chemisch nicht herstellbar sei.
Das war der Beginn der organischen Chemie oder der Kohlenstoff-Chemie. Führend in der Weitereintwicklung war Justus von Liebig (1803 – 1873). Er schuf die Grundlagen für die künstliche Düngung und trug entscheidend zur Verringerung des damals schon akuten Welt-Ernährungsproblems bei. Ein weiterer Fortschritt war die Verbindung von Chemie und Medizin.