原来自波义耳研究燃烧现象之后，1606年，他的学生终于建立了一种燃素说，凡物质能燃烧就用含燃素来解释。但是一些金属烧过后重量反而增加，燃素既然烧掉了，怎么物质反倒加重？这真有点儿让燃素说下不了台。但是拥护燃素说者又想出一种解释，说那燃素与一般肉眼看见的物质不同，它含有的是一种负重量，负重量一走，东西自然就重了。可见当时燃素说已经露出破绽，难自圆其说了。拉瓦锡也早就对此产生了怀疑。今天这个实验更明明白白地证明，金刚石被裹严时就不变，露天时就发生变化，说明根子不在燃素，而在空气。
正是：
多少糊涂事，只因太孤立。
单见树有叶，不见枝连理。
到底在燃烧过程中空气发生了什么变化呢？最好的办法就是检查一下它的重量。拉瓦锡立即设计出新的实验。
他在密室的容器里燃烧金属，燃烧前后他都仔细地用天平称过重量，并没有一点儿的变化。他再称金属灰的重量，是增加了，又称烧过后的空气的重量，却减少了，而减少的空气和增加了的金属灰正好重量相等。于是拉瓦锡便发现了化学上一条极重要的定律——重量（质量）守恒定律。物质既不能创生也不能消失，化学反应只不过是物质由这种形式转换成另一种形式。
自从拉瓦锡由燃烧金属发现燃素说不可靠后，他立即放下其他研究而专攻各种燃烧现象。他又投资添了一些设备，选了几个助手，将自己的实验室重新布置一番，这里可真成了一个燃烧展览馆。他在这个豪华的实验室接待过许多科学名人，瓦特、富兰克林都曾到这里做客。这一天英国学者普里斯特利又来访问，拉瓦锡陪他在这仪器丛林间边漫步边讨论问题。一会儿来到几个玻璃罩前，普里斯特利问：“这里在干什么？”
“我将磷用软木漂在水面罩着燃烧，烧后水面就上升，占去罩内空间的五分之一。你看这个罩内是烧硫磺的，水面也上升了五分之一。这说明燃烧时总有五分之一的空气参加了反应。”
“对。我也早发现空气中有一种‘活空气’，蜡烛见它着得更亮，而小老鼠没有它就会死亡。拉瓦锡先生，你知道杜勒在1772年就曾找见过这种空气，叫它‘火焰空气’，我想，这和你找见的那五分之一的空气是一回事。可是，我觉得物质燃烧是因为有燃素，恐怕和这种空气没有关系。”
“不，有没有它大不一样。你看这罩里剩下的五分之四的‘死空气’，你再放进什么有‘燃素’的东西，无论磷块还是硫磺，它也不会着了。尊敬的普里斯特利先生，你的发现对我太有启发了，看来空气里一定有两种以上的元素，起码这‘活空气’就是一种，空气并不是一种元素。”
“这么说，水也不是一种元素了。因为我已经发现水里也有这种活空气，而且用这种活空气和另外一种空气（氢气）在密闭容器里加热，就又能生成水。”
“真的吗？”拉瓦锡突然停下脚步，眼睛直盯着普里斯特利。
“真的。你这里的实验条件太好了，我们马上就可以重做一次。”
普里斯特利熟练地制成两种气体，混合到一个密封容器里，开始加热，一会儿容器壁上就出现了一层小水珠。拉瓦锡等实验一完就拉着普里斯特利到客厅里，连叫玛丽：“快拿酒来，我们今天要庆祝一件天大的喜事。”玛丽立即托着三杯酒，轻盈地走出来，连问：“什么喜事，这样高兴？”说着也陪客人坐下喝酒叙话。
“玛丽，你知道，我们今天不但进一步找到了燃烧的秘密，还找到了新的元素，它既在水中，又在空气中，这一下子就打破了水和空气是元素的旧说法，说明它们都是可分的。这种东西能和非金属结合生成酸，又能使生命活下去，就叫元氧吧（氧由希腊文酸、活二字而来）。”
“拉瓦锡先生，你真是一个大胆的科学家，我做了不知多少次实验，可就是不敢放弃燃素说，总也没有找到问题的关键。今天这个发现真是我们化学界的一件大喜事。”
