1755年，英國的化學家布拉克做了一個實驗，通過這個實驗他發現了“固定空氣”即二氧化碳（也叫碳酸氣），這才把籠統的“氣”元素打碎了。布拉克把石灰石放在容器中煆燒，煆燒前後分別稱其重量，結果發現，煆燒後石灰石的重量減少了44%，他斷定這是因為有氣體放出的緣故。石灰石是燒石灰的原料，他又將石灰石放入酸中，發現石灰石遇到酸還會“吱吱”冒氣，為什麼石灰石遇酸會冒氣呢？這種氣體是什麼？布拉克用集氣瓶把這種氣體收集起來，並用石灰水吸收它，結果澄清的石灰水由於吸收了這種氣體卻變得混濁起來。再把點燃的蠟燭放在盛有該氣體的集氣瓶中，蠟燭馬上熄滅。這種氣體果真厲害！於是布拉克想，它既然有這麼大的威力，看看它對有生命的東西會怎樣？他把麻雀和老鼠等小動物拿來，然後把它們一一放到盛有這種氣體的集氣瓶中，結果，麻雀也好，老鼠也好，沒有一個可以幸免於死，它們先是痛苦地掙紮著，隨後便慢慢地倒在瓶裏，再也不能動彈了。布拉克覺得這種氣體實在是值得研究，於是想把它收集起來，當他用一瓶盛有石灰水的瓶子來收集這種氣體時，他又發現，這種氣體的重量與煆燒時放出來的氣體重量相等。很顯然，這種氣體與尋常的空氣不一樣。由於這種氣體是固定在石灰石中，當時布拉克就叫它“固定空氣”。以後，布拉克又以碳酸鎂做了類似的實驗，發現鎂石中也存在“固定空氣”。這樣，在布拉克實驗的啟迪下，人們不久就發現，“固定空氣”不僅存在於石中，動物呼吸中也有，而且木炭燃燒時也有“固定空氣”生成，在大氣中也常常包含著“固定空氣”的成分。“固定空氣”既固定又不固定。
在燃素說看來，石灰石煆燒失重，變成堿性的石灰，完全是石灰石在煆燒時吸收了燃素的結果。然而，聯係到石灰石遇酸冒氣的事實，在對石灰石的煆燒過程進行了大量的研究以後，布拉克斷言，石灰石的失重，石灰的堿性，都是由於失去了酸性的“固定空氣”所引起的，而與吸收不吸收燃素沒有絲毫的關係。這一發現無疑是對燃素說的一個沉重的打擊。
但是由於“固定空氣”易溶於水，因此布拉克等始終未能收集到純淨的這種氣體。直到1766年，英國人卡文迪許才用汞槽法收集這種氣體並取得成功。卡文迪許測定了“固定空氣”的比重和溶解度，並用確鑿的實驗證明了它和動物呼出的氣體，以及木炭燃燒後產生的氣體相同。這種氣體後來人們稱它為二氧化碳。就這樣，人們在大量的科學實驗的基礎上，發現了二氧化碳氣體，從此人們對火和燃燒現象的認識也便走向科學的軌道上來。
二氧化碳的發現，揭開了氣體化學的序幕。從此，一係列的氣體陸續從空氣中分離出來了。
卡文迪許在測定了二氧化碳的一些性質以後，又開始繼續他的定量的實驗研究。他用鐵和鋅等作用於鹽酸及稀硫酸製得了氫氣，並用排水集氣法收集了起來。他在實驗中發現，用一定量的某種金屬與足量的各種酸作用，所產生的氫氣其量總是固定的，與所作用的酸的種類無關，也與酸的濃度無關。有一次，他將收集到的不純的（混有空氣）氫氣用火點燃，結果，“轟”的一聲爆鳴聲嚇了他一跳，這可是以前沒有發現的現象。於是卡文迪許認識到這種氣體和其他已知的各種氣體都不同，它既不像空氣那樣有利於燃燒，也不像“固定空氣”那樣能被堿吸收，它本身卻能在空氣中燃燒，且發出輕輕的爆鳴聲，他把這種新發現的氣體——氫氣，叫做“可燃空氣”。
這種氣體是從哪裏來的呢？從製作方法上看，它不是從酸中而來，就是從金屬中而來，卡文迪許認為這種氣體不是酸中產生的，而是由金屬中分解出來的。由於卡文迪許是燃素說的虔誠信徒，他認為金屬中含有燃素，金屬在酸中溶解的時候，他們的燃素便釋放了出來，形成了“可燃空氣”——氫氣。他甚至誤認為氫氣就是燃素。
二氧化碳的發現，否定了燃素說對石灰石煆燒失重的解釋，而氫氣的發現卻又成了論述燃素存在的新證據。燃素到底有沒有？氫氣真的是燃素嗎？燃燒的原因到底是什麼？這一連串的問題成了當時的大問題，它迫使化學家們繼續不斷地向前探索。
18世紀70年代，法國已經進入了資產階級革命的前夜，在英國，一個大規模的工業革命高漲時期已經到來。社會的進步有力地促進了工業生產的新高潮，工業機械化的需要對冶金工業，特別是鋼鐵工業，在數量和質量上都提出了新要求。而要提高金屬的質量，第一步就必須弄清楚在鼓風爐裏發生著的化學過程的全部細節。
一般說來，鼓風爐裏，不外總是礦砂和焦炭在燃燒。但誰都知道，不鼓風，沒有空氣的幫助，礦砂、焦炭本身是燒不起來的。在各種物質中間燃燒關係最大的還是空氣。這樣，人們再也不能忽視空氣的作用了。正如有些科學家所斷言的那樣：“要作出有關火的現象的任何真實的判斷，沒有空氣的知識是不行的。”為了了解燃燒的本質，人們的注意力就愈來愈多地集中到空氣上來了。