对“燃素”学说持怀疑态度的拉瓦锡，实在难以接受“燃素”是物质燃烧原因的观点。1772年2月，他读到了达尔塞的一篇研究报告，其中谈到“在高温下烧得炽热的金刚石会消失得无影无踪”，这一实验结果使他深受启发。那么，在没有空气的条件下，加热金刚石会怎样呢?于是他把金刚石用调成糊状的石墨厚厚地包上一层，再把这些乌黑的圆球放在烈火中烧得通红。几小时后，剥开石墨外衣，里面的金刚石竟然完好无损!拉瓦锡捉摸着：“金刚石的失踪看来与空气有关!莫非它与空气发生作用了?”这种想法和当时流行的“燃素”学说截然相反!
为了证明自己的设想，他用白磷作了一系列实验，毫无例外，白磷燃烧之后产生的白烟比白磷重了，这证明“磷和空气发生了化合”。而白磷在燃烧过程中，只有1/5的空气可以助燃，拉瓦锡把这种空气暂时称为“有用空气”。
至此，应该说“燃素”学说可以推翻了，但拉瓦锡仍不肯冒然作出结论。1774年，他又用天平在曲颈瓶中通过加热金属作了定量研究，结果仍然证明了他的设想!
“如果能从金属灰中提出纯的‘有用空气’的话，那么，我的燃烧理论就无懈可击了!”按照他的这一新设想，1774年10月，他在加热汞灰之后，收集到的“脱燃素空气”果然具备了他对“有用空气”所预言的性质。这时，拉瓦锡坚信：绝对没有“燃素”存在，可燃物质的燃烧，或者金属变为煅灰并不是分解反应，而是与“有用空气”发生了化合!1777年，他把这种“有用空气”正式命名为氧。
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