１９世紀末，化學家發現一部分鈾具有放射性，另一部分鈾卻無放射性，同時還發現釷、鐳等放射性元素不僅能產生具有放射性的物質，而且還能使與它有接觸的物質也產生放射性。這種放射性還會隨著時間流逝而減弱，最後會消失。這些奇異的、當時無法解釋的現象引起了當時正在加拿大蒙特利爾大學任實驗物理學教授的盧瑟福的極大興趣。他決定開展這一課題的研究，然而他覺得開展這項研究，必須為自己配備一個精通化學的實驗助手。正當盧瑟福為自己尋找助手時，恰逢索迪到蒙特利爾大學訪問，索迪一眼就被盧瑟福相中。就這樣索迪剛出校門不久，就很幸運地成為盧瑟福的助手。事實已證明他們的合作是卓有成效的。
他們首先對釷的放射性做了大量的實驗。他們將硝酸釷溶液用氨處理，沉澱出氫氧化釷，過濾後檢查幹燥的沉澱，發現其放射性顯著降低，而將濾液蒸幹除去硝酸銨後的殘渣，卻有極強的放射性，但過了一個月後，殘渣的放射性消失，而釷卻又恢複了原有的放射性。他們證實釷的放射性的確變化無常。他們還發現，如果把釷放在密閉的器皿中，其放射性強度較穩定，如果放在一個敞開的器皿中，其放射性強度就會變化不定，尤其容易受表麵掠過的空氣的影響。他們推測這可能是由於有某種物質放射出來，不久他們便證明這種被放射出來的物質是一種氣體———釷射氣。
他們還對有放射性的鐳、錒進行實驗研究，也發現存在同釷一樣的現象。他們把鐳放射出來的氣體稱為鐳射氣，錒放射出來的氣體叫錒射氣。
根據這些實驗結果，１９０２年盧瑟福、索迪提出元素蛻變假說：放射性是由於原子本身分裂或蛻變為另一種元素的原子而引起的。這與一般的化學反應不同，它不是原子間或分子間的變化，而是原子本身的自發變化，放射出射線，變成新的放射性元素，同時他們將這些實驗結果和上述假說整理寫成論文：“放射性的變化”。他們關於元素蛻變的假說一提出來，立即引起物理學界、化學界的強烈反對，因為他們認為一種元素的原子可以變成另一種元素的原子的觀點，打破了長期以來認為元素的原子不能改變的傳統觀念。盧瑟福和索迪在提出元素蛻變假說時，根據放射性元素在自發地發射射線的同時，還不斷地放出能量這一事實，提出了“原子能”的概念。盧瑟福還用這一理論說明了太陽能和地熱的來源，由此平息了物理學家和地質學家對此的長期爭論。
在提出元素蛻變假說後，盧瑟福、索迪開始了對放射性元素的進一步深入研究。
１８９９年盧瑟福曾發現鈾和鈾的化合物所發出的射線有兩種，一種極易被吸收，他命名為α射線；另一種有較強的穿透本領，他稱之為β射線。
繼續研究時，他們又發現鐳衰變時放射出氦離子，於是他們推測ｄ射線就是氦離子流。為了驗證這一推測，索迪離開了盧瑟福實驗室，回到倫敦，和以發現和研究惰性氣體聞名於世的拉姆塞合作，研究放射性鐳所放射的氣體。不久他們的實驗就確認了盧瑟福和索迪的上述推測，α射線就是帶正電荷的氦離子流。盧瑟福則證明該射線就是電子流，他們的共同努力終於揭示了放射線的本質。
盧瑟福、索迪的開創性工作吸引了許多年輕的科學家。在此後的幾年，人們不斷地用各種方法從鈾、釷、錒等放射性元素中分離出一種又一種“新”的放射性元素。八年後，被分離出來並加以研究過的放射性元素已近３０種，多到周期表中沒有可容納它們的空位。這就產生了矛盾，懷疑周期表對放射性元素是否適用，另外人們對這些新發現的放射性元素進行對比研究後，發現有些放射性不同的元素化學性質則完全一樣。例如釷導由它蛻變生成的射釷，盡管放射性顯著不同，可是將它們混合後，卻難以用化學方法使它們分離，化學性質則完全一樣。這類事實積累得愈來愈多。
索迪根據這類事實，於１９１０年提出了著名的同位素假說，存在不同原子量和放射性，但其物理、化學性質完全一樣的化學元素變種，這些變種應該處在周期表的同一位置上，因而命名為同位素。接著索迪根據原子蛻變時放出射線相當於分裂出一個氦的正離子，放出射線相當於放出一個電子，從而提出了放射性元素蛻變的位移規則。放射性元素在進行以ｄ蛻變後，在周期表上向前（即向左）移兩位，即原子序數減２，原子量減４。發生β蛻變後，向後移一位，即原子序數增１，原子量不變。德國化學家法揚斯和英國化學家羅素也獨立地發現了這一位移規則。
根據同位素假說，他們把天然放射性元素歸納為三個放射係列：鈾———鐳係、釷係、錒係。這不僅解決了數目眾多的放射性“新”元素在周期表中的位置問題，而且也說明了它們之間的變化關係。根據位移規則推論，三個放射係列的最終產物都是鉛，但各係列產生的鉛的原子量卻不一樣。為了驗證同位素假說和位移規則的準確性，１９１４年美國化學家裏查茲完成了此項工作。１９１９年，英國化學家阿斯頓研製成質譜儀，使人們對同位素有了更清晰的認識。
因為索迪是從事放射性元素的研究，所以他特別關心放射性及其能量的和平利用，他提出應當控製放射性即原子能這個大能源庫，使它成為人類的又一個太陽。他十分重視科學的社會功能，強調科學家要真正擔負起自己的社會職責。１９５６年，索迪在英國的伯萊頓去世了，享年７９歲。由於他對現代化學發展的卓越貢獻，他的名字將永遠和同位素聯係在一起。
讓世界色彩繽紛的柏琴１８３８年３月１２日，威廉·柏琴出生在英國東北部約克郡的黑桑頓鎮。
柏琴自小就很聰明，學習也用功，１４歲時進入倫敦皇家化學學校學習，很受校長奧古斯特·霍夫曼的器重，從一年級時候起，就讓他兼作自己的實驗室助手。柏琴在向霍夫曼學習的過程中，認識到天然物質能在實驗室裏人為地創造出來，因此，他想自己動手製造奎寧。
奎寧是一種特效藥，它對治療瘧疾有奇跡般的療效。但它隻能從南美產的李寧樹樹皮中提取，因此在歐洲很貴。
柏琴認為，如果能夠成功合成人造奎寧，那將降低奎寧的價格，會對人類有很大幫助，自己也能成為富翁。柏琴就在自己家裏的頂樓上搞了一個簡易的實驗室，進行研究工作。
柏琴利用複活節放假的機會，開始實驗合成奎寧。他發現從焦油中提取出來的幾種物質的分子式與奎寧的分子式極其相似，因此，他想把這些物質做各種化學處理，使之成為奎寧。但是，搞來搞去也沒有成功。最後，他把從焦油裏提取出來的苯製成苯胺，再在苯胺裏加進重鉻酸鉀，使之氧化，出現了肮髒的黑色沉澱物。他以為又失敗了，想倒掉，但是，他偶爾把生成物溶解在酒精裏，卻產生了鮮豔的紫色溶液，這使他大吃一驚。把布浸進溶液，立刻染上了鮮豔的紫色，即使用肥皂洗，在太陽底下曬，也不褪色。柏琴想：“奎寧沒製成，或者能製成染料吧。”於是，他把染成紫色的絹作為標本，送到一家大染料公司。公司答複說：“這確實是一種新的優質染料。”１８歲的少年柏琴高興得手舞足蹈。
同年暑假，柏琴研究出了這種染料的工業製法，並獲得了專利。１８５７年，他離開學校，從父親和哥哥那裏取得資本，建了一座工廠，用來生產這種新染料並進行出售。他給這種染料起名為茂布。
一開始，技術上存在各種難題，而且，讓保守的印染業者采用新染料也很困難，年輕的柏琴以他的努力和熱情克服了這些困難。他幸運的，當時紫色衣服從巴黎傳到英國，風行一時。茂布非常暢銷，柏琴才２０多歲，就成了百萬富翁。
作為一名科學家，柏琴的一生碩果累累。
１９世紀７０年代，他合成了芳香物質香豆素，從而指出了一條人工合成香豆素的途徑。各種榮譽接踵而來，在柏琴發明苯胺紫五十周年時，他被授予騎士稱號，在歐洲和美洲舉行了表彰他的特別集會，在紐約為了紀念他還設立了“柏琴獎”，以專門授予那些在應用化學領域做出重大貢獻的人。出席集會的人都係著柏琴工廠最初生產的染料染成的領帶，那些榮獲柏琴獎的人也都鄭重地係著這種領帶，這一切使柏琴達到了榮譽的頂峰。
然而，第二年，威廉·柏琴便與世長辭了，終年６９歲。
在柏琴以前，人們的生活大都缺乏色彩。而他逝世時，世界卻變得色彩繽紛，這都和柏琴發明的第一種合成染料有著千絲萬縷的關係。
阿累尼烏斯揭示溶液導電性阿累尼烏斯生於瑞典，父親是烏普薩拉大學的總務主任。阿累尼烏斯３歲就開始識字，並學會了算術。父母並沒有專門教他學什麼，他是看哥哥寫作業時逐漸學會了識字和計算。他的啟蒙教育可以算得上“無師自通”了。６歲時他就能夠幫助父親進行複雜的計算。
阿累尼烏斯聰明，好學，精力旺盛，有時候也惹是生非。在教會學校上小學時，就常惹老師生氣。有一次他給同學們講故事，竟過了上課時間，老師想要處罰他，卻又被他逃了過去。
進入中學後，阿累尼烏斯各門功課都名列前茅，特別喜歡物理和化學。聰明的人總喜歡多想一些為什麼，遇到疑難的問題他從不放過，經常與同學們爭論一番，有時候也和老師辯個高低。中學畢業，他以優異的成績考入烏普薩拉大學。他選擇了物理專業但仍然保持了對化學的興趣。接著，他比通常期限提前半年通過了候補博士學位的考試，被校方認為是奇才。阿累尼烏斯選擇有關電解質方麵的課題作為學位論文，而烏普薩拉大學在這方麵條件不足，於是他決定拜斯德哥爾摩大學的埃德隆教授為師。
當時埃德隆教授正在研究和測量溶液的導電性質。埃德隆教授非常歡迎阿累尼烏斯的到來，在教授的指導下，阿累尼烏斯研究濃度很稀的電解質溶液的電導。
從１９世紀８０年代初開始，阿累尼烏斯對溶液的導電性進行了一係列的測量，直到次年才結束。他花了幾個月時間對實驗結果進行整理，概括、計算，同時，他還查閱了學術刊物中與這個問題有關的論文，對有關數據都做了比較，探索各種物質意想不到的現象和解釋。在實驗中，最使他驚奇的是，很稀的溶液通電後的反應與濃溶液相比，規律要簡單得多。
以前的化學家也發現了在濃溶液中加入水之後，電流就比較容易通過，甚至已經發現加水的多少與電流的增加有一定的關係。然而他們卻很少去想，電流和溶液濃度之間的關係。
通過實驗和計算，阿累尼烏斯發現，電解質溶液的濃度對導電性有明顯的影響。“濃溶液和稀溶液之間的差別是什麼？”阿累尼烏斯反複思考著這個簡單的問題。“濃溶液加了水就變成稀溶液了，可水在這裏起了很大的作用。”阿累尼烏斯靜靜地躺在床上，順著這個思路往下想：“純淨的水不導電，純淨的固體食鹽也不導電，把食鹽溶解到水裏，鹽水就導電了。
水在這裏起了什麼作用？”阿累尼烏斯坐起來，決定把這個問題搞清楚。
他想起英國科學家法拉第１９世紀３０年代中期提出的一個觀點：隻有在通電的條件下，電解質才會分解為帶電的離子。“是不是食鹽（化學名稱是氯化鈉）溶解在水裏就電離成為氯離子和鈉離子了呢？”這是一個非常大膽的設想。因為法拉第認為：“隻有電流才能產生離子。”可是現在食鹽溶解在水裏就能產生離子，與法拉第的觀點不一樣。不要小看法拉第這個人，雖然他已經去世了，但是他對物理上的一些觀點在當時還是金科玉律。
另外，還有一個問題要想清楚，氯是一種有毒的黃綠色氣體，鹽水裏有氯，並沒有哪個人因為喝了鹽水而中毒，看來氯離子和氯原子在性質上是有區別的，因為離子帶電，原子不帶電。到１９世紀８０年代初阿累尼烏斯根據實驗作出這樣的結論：溶液稀釋時，導電性增加的原因是水。
阿累尼烏斯的新理論是這樣的：要解釋電解質水溶液在稀釋時導電性的增加，必須假定電解質在溶液中具有兩種不同的形態。即非活動性的分子形態和活動性的離子形態。實際上，稀釋時電解質的部分分子分解為離子，這是活性的形態；而另一部分則不變，這是非活性的形態。因為當時化學家一般都認為溶液中的離子是通入電流後產生的。
阿累尼烏斯決定對他的想法進行理論上的概括，並準備寫成論文發表。他把第一篇題名為《電解質的導電率研究》，第二篇題名為《電解質的化學理論》。這兩篇論文經斯德哥爾摩科學院討論後推薦發表。阿累尼烏斯渴望留在烏普薩拉工作，他把兩篇論文的校樣作為學位論文向大學提出。學術委員會接受了這兩篇論文，並指定在一年後進行答辯。阿累尼烏斯獲得委員會的讚許，答辯得很好，但教授克利夫不同意他的理論。他認為：“純粹是空想，我不能想象，比如，氯化鉀怎樣會在水中分解為離子。
鉀在水中單獨存在可能嗎？任何一個小學生都知道，鉀遇水就會產生強烈的反應，同時形成氫氧化鉀和氫氣。可是氯呢？它的水溶液是淡綠色的，又有劇毒，而氯化鉀溶液則是無色的，完全無毒。”
雖然溶液中離子的形成不決定於電流的想法，威廉遜、克勞胥斯等化學家早已提出過，但那僅僅是一種沒有驗證的假設。阿累尼烏斯不但論述得很明確，而且通過實驗證明了這個假設的正確性。他甚至還計算出，在氯化氫的溶液中，有９２％的溶質處於活性形態，也就是說大部分溶質分解為離子了。這些結果也為其他科學家所證實。
阿累尼烏斯進一步研究認為，在電解中兩極間的電位差隻起指導離子運動方向的作用，並沒有分解分子；當相同量的離子，不管溶質是什麼，都帶有同量的電荷，因而在兩極沉澱物的當量是相同的，這與法拉第的認識是一致的。這個理論還解釋了各種溶液中的反應熱。例如稀釋的強酸和強堿的中和熱，不管它們是什麼，都是相同的。這是因為在強酸和強堿之間的反應都是氫離子和氫氧根離子結合成水分子反應中的熱都相同。其他溶液中的反應熱都可以從電離理論中得到解釋。分析化學反應中的許多現象，如沉澱、水解、緩衝作用、酸和堿的強度以及指示劑的變色等也都可以從電離理論中得到合理的解釋。
阿累尼烏斯由於提出了電離學說，於１９０３年榮獲了諾貝爾化學獎。阿累尼烏斯的電離理論為物理化學的發展開創了新階段，同時也促進了整個化學的進步。
甚至當初反對過電離理論的克利夫，也在阿累尼烏斯獲得諾貝爾獎後認為：“這一新的理論是在困難中成長起來的。那時化學家不認為它是一種化學理論，物理學家也不認為它是一種物理學理論。但是，這種理論卻在化學與物理學之間架起了一座橋梁。”克利夫還認為阿累尼烏斯與貝采裏烏斯是瑞典的驕傲。他在紀念貝采裏烏斯的講演會上說：“從貝采裏烏斯肩上卸下的鬥篷，現在已經由阿累尼烏斯戴上了。”這句話充分指出了阿累尼烏斯理論的重要意義。