Người ta đã chứng minh sự tồn tại của nguyên tử bằng cách nào?
Nhà hóa học Anh John Dalton là người khởi đầu nguyên tử trong những năm 1803-1808. Nhưng phải mất 100 năm sau sự tồn tại của nguyên tử mới được nhất trí công nhận. Ngoài ra, trong nửa đầu thế kỷ XIX, đối với các nhà hóa học thì nguyên tử là những đơn vị hóa hợp trong các phản ứng chứ không nhất thiết là những đơn vị cấu tạo của vật chất. Năm 1800, người ta đã phát hiện thấy rằng các nguyên tố hóa học[1] kết hợp với nhau theo những định luật về tính tỷ lệ đơn giản, bao hàm tỷ lệ của các số nguyên. Ví dụ trong phản ứng oxy + hydro → nước, tỷ lệ của khối lượng oxy/hydro là không đổi và bằng 8. Vài năm sau, Dalton đã chứng minh rằng các định luật về khối lượng hóa học có thể giải thích được một cách đơn giản nếu cho rằng mỗi nguyên tố được cấu thành từ các nguyên tử giống hệt nhau và có cùng khối lượng. Năm 1809, Joseph-Louis Gay-Lussac, người Pháp, nhận thấy rằng đối với các chất khí, thể tích của chất phản ứng hoặc sản phẩm nằm trong các tỷ lệ đơn giản (ví dụ, một thể tích hydro kết hợp với một nửa thể tích oxy để tạo ra một thể tích hơi nước).
Năm 1811, Amedeo Avogadro, người Italia, đã đưa ra hai giả thuyết để giải thích định luật Gay-Lussac một cách tự nhiên: nguyên tử của các nguyên tố có thể kết hợp với nhau để tạo thành các phân tử và các thể tích khí bằng nhau chứa cùng số phân tử (ở nhiệt độ và áp suất nhất định). Ví dụ, khí oxy được cấu tạo bằng các phân tử có hai nguyên tử (O2), chứ không phải bằng các nguyên tử O cô lập như Dalton vẫn tưởng. Các giả thuyết của Avogadro chỉ được công nhận vào năm 1860 và đã giúp thuyết nguyên tử trở thành một khuôn khổ chặt chẽ để giải thích các phản ứng hóa học.
Một nhóm luận cứ thứ hai bênh vực sự tồn tại của nguyên tử bắt nguồn từ thuyết động học các chất khí. Thuyết này coi các chất khí là được tạo thành từ rất nhiều hạt chuyển động không ngừng và trôi giạt, sự va chạm của chúng vào thành bình chứa tạo ra một áp suất. Sự phát triển của thuyết hạt và thống kê này trong nửa sau của thế kỷ XIX đã giúp giải thích phần lớn các tính chất vật lý của chất khí.
Vào cuối thế kỷ XIX, thực tế những khám phá liên quan đến nguyên tử đã trở nên khó phủ nhận. Một trong những bằng chứng vững chắc nhất và trực tiếp nhất là của Jean Perrin năm 1909. Tiếp theo các công trình lý thuyết của Einstein, nhà vật lý người Pháp này đã tiến hành một loạt thí nghiệm về chuyển động Brown, nghĩa là chuyền động hỗn độn của các hạt nhỏ, ví dụ hạt phấn, dưới dạng huyền phù trong một chất lỏng. Các phép đo của ông đã xác nhận cách giải thích định lượng thuyết nguyên tử, quy sự khuấy động của các hạt cho vô số va chạm với những phân tử của chất lỏng ở xung quanh.
