Джон Дальтон является создателем химической атомистики; он впервые, использует представления об атомах, объяснил состав различных химических веществ, определил их относительные и молекулярные веса.

И тем не менее в начале XIXв. атомно-молекулярное учение в химии с трудом пробивало себе дорогу. Понадобилось ещё полстолетия для его окончательной победы. На этом пути был сформулирован ряд количественных законов (закон постоянных отношений Пруста, закон объёмных отношений Гей-Люссака, закон Авагадро, согласно которому при одинаковых условиях одинаковые объёмы всех газов содержат одно и то же число молекул), которые получали объяснения с позиций атомно-молекулярных представлений. Для экспериментального обоснования атомистики и её внедрения в химию много усилий приложил Й. Б. Берцелиус. Окончательную победу атомно-молекулярное учение (и опирающиеся на него способы определения атомных и молекулярных весов) одержало на 1-м Международном конгрессе химиков (1860).

В 50-70-е гг. XIXв. на основе учения о валентности и химической связи была разработана теория химического строения (А. М. Бутлеров, 1861), которая обусловила огромный успех органического синтеза и возникновение новых отраслей хим. промышленности (производство красителей, медикаментов, нефтепереработка и др. ), а в теоретическом плане открыла путь построению теории пространственного строения органических соединений- стереохимии (Дж. Г. Вант-Гофф, 1874). Во второй половине XIXв. складываются физическая химия, химическая кинетика- учение о скоростях хим. реакций, теория электролитической диссоциации, химическая термодинамика. Таким образом, в химии XIXв. сложился новый общий теоретический подход- определение свойств хим. веществ в зависимости не только от состава, но и от структуры.

Развитие атомно-молекулярного учения привело к идее о сложном строении не только молекулы, но и атома. В начале XIXв. эту мысль высказал английский учёный У. Праут, исходя из результатов измерений, показавших, что атомные веса элементов кратны атомному весу водорода. На основе этого Праут предложил гипотезу, согласно которой атомы всех элементов состоят из атомов водорода. Новый толчок для развития идеи о сложном строении атома дало великое открытие Д. И. Менделеевым (1869) периодической системы элементов.

Менделеев написал блестящий учебник органической химии- первый в России, за который ему была присуждена Большая Демидовская премия Академии наук.

Прочитав в 1867-1868 гг. курс лекций по неорганической химии, Менделеев убедился в необходимости создания отечественного «руководства к химии». Он приступает к написанию учебника «Основы химии». Этот труд был призван «познакомить публику и учащихся» с достижениями химии, её применением в технике, сельском хозяйстве и т. д. Затруднения встретились при написании второй части учебника, где предполагалось поместить материал о химических элементах. В какой последовательности излагать его? А что, если сопоставить группы сходных элементов? Перепробовав несколько вариантов, Менделеев заметил, что элементы можно располагать в порядке возрастания атомных весов и тогда. . . Тогда оказывалось, что в каждой колонке свойства элементов постепенно менялись сверху вниз! Это была первая таблица, озаглавленная «Опыт систем элементов, основанный на их атомном весе и химическом сходстве». Дмитрий Иванович понимал, что таблица отражает принцип периодичности, определённый закон природы, который устанавливает тесную связь между химическими элементами.