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人类对于物质的组成进行过长期的探索。倾向于唯物主义的哲学家认为：物质是由少数基本物质即元素组成的。这些说法还停留在表面层次上，不够科学深入。18世纪英国化学家道尔顿(1766～1844年)最先提出了科学的原子论，初步建立了物质构成的学说。
道尔顿在他的原子论中阐发了下面一些观点：首先，一切物质都是由原子组成的。原子这种微小粒子不可再分，也不能自行产生或消亡。它在一切化学变化中都可保持自身的独特性质。其次，种类相同的原子，在质量和性质上完全相同；种类不同的种子，它们的质量和性质不相同。他还认为，单质是由简单原子构成的，化合物是由“复杂原子”组成的，而复杂原子也是由简单原子组成的。另外，原子间化合时，呈简单的数值比。
道尔顿的原子论较为准确地说明了化学变化的本质，同时初步指出了变化中量的问题。从而使化学知识在这一理论基础上系统化起来。但是，用今天的眼光审视他的理论，也会发现其中存在许多缺点和错误。例如，他简单地认为“复杂原子”只不过是简单原子的机械结合，他武断地下结论，认为原子是不可再分的等等都是错误的。
道尔顿在提出原子论以后，还引入原子量概念。他把最轻的无素即氢的原子量定为1个单位，从而计算出氧、氮、硫、碳等元素相应的原子量单位，并制定出了化学史上第一个原子量表，列出了14种元素的原子量。这是化学界原子量研究的开始。
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