W wiekach średnich rozpoznawano kilka pierwiastków metalicznych: złoto, sre­bro, miedź, rtęć, żelazo i ołów oraz nie­metalicznych, na przykład siarkę. Jednak ówcześni alchemicy twierdzili, że składają się one ze zmie­szanych w odpowiednich proporcjach dwóch pierwiastków podstawowych: rtęci oraz siarki (a ra­czej hipotetycznych, idealnych postaci owych pierwiastków). Inne ciała stałe, określano mianem; ..ziemi" bądź „kryształu". Tym drugim, z racji ich twardości i czystości, przypisywano pewne wła­ściwości magiczne.
Znano zaledwie kilka cieczy. Najpowszechniej­szą była bez wątpienia woda. Wiedziano dobrze, ze w wodzie rozpuszcza się wiele ciał stałych. Fakt ten przytaczano jako dowód na to, że woda jest czystym pierwiastkiem (bądź też żywiołem). Inną znaną podówczas cieczą był alkohol, jednak z racji niedoskonałości technologii destylacji otrzymy­wano go zawsze jako roztwór wodny, „ducha" wina. Na przełomie XI i XII wieku arabski alche­mik Al-Jabir ogrzewając siarczany w obecności soli otrzymał kwas solny (HCl), substancję tę uzna­wano za wodny roztwór „ducha" soli.
Pojęcie gazu wówczas jeszcze nie istniało. Pro­dukty przemiany kredy w niegaszone wapno pod wpływem temperatury nazywano „powietrzem". Dopiero w początkach XVII wieku flamandzki chemik Jan Baptista van Helmont stwierdził, że substancja ta ma własności różne od powietrza. Substancje lotne nazwał gazami.
Z upływem czasu odkrycia chemiczne doprowadziły do obalenia teorii czterech żywiołów. Powoli odkrywano wiele niezależnych pierwiast­ków, z których zbudowany był świat. Pojawiła się jednak nowa zagadka. Gdy substancje spalano bądź ogrzewano, zamieniały się one w coś zupełnie inne­go. Co było przyczyną takich przemian? Niemiecki profesor medycyny Georg Ernest Stahl podejrzewał istnienie flogistonu - substancji odpowiadającej greckiemu żywiołowi ognia (flogiston znaczy ..materia ognista"). Jak twierdził, flogiston był składnikiem każdego materiału, który dawał się spalić. Podczas ogrzewania flogiston znikał. Na przykład glejta ołowiana (tlenek ołowiu PbO) była, według tej teorii, ołowiem pozbawionym zawarte­go w nim flogistonu. Idąc dalej, gdy tlenek ołowiu żarzono w węglu drzewnym (substancji palnej, a więc zawierającej flogiston), to by z węgla prze­chodził do glejty tworząc w efekcie ołów.
Dopiero w końcu XVIII wieku, gdy odkryto tlen i gdy Antoine Lavoisier (1743-1794) rozwinął me­todę dokładnego pomiaru mas produktów spalania, stwierdzono, że teoria istnienia flogistonu była nie­potrzebna, gdyż „pozbawiony flogistonu" znaczy­ło tyle, co ..utleniony". Prace Lavoisiera przyczy­niły się do powstania teorii atomistycznej (1811).
Teoria Daltona o atomowej budowie materii zawierała twierdzenie o różnych masach atomów poszczególnych pierwiastków. XIX-wieczni che­micy przystąpili więc do wyznaczania tych mas. W owych czasach pomiar masy pojedynczego atomu były niemożliwy, jednak mierząc masy przed i po przeprowadzeniu znanych reakcji che­micznych, można było wyznaczyć stosunki mas atomowych różnych pierwiastków. Jednym z pier­wszych, którzy się tym zajmowali był szwedzki uczony Jons Jakub Berzelius 1779-1848. W 1828 roku opublikował on tablicę względnych mas ato­mowych pierwiastków, przy tworzeniu której zało­żył, że masa atomowa najlżejszego z pierwiastków, wodoru, wynosi 1, a masa atomu tlenu wynosi 100. To właśnie Berzelius stworzył stosowany do dziś układ symbolicznych oznaczeń pierwiastków i spo­sób zapisywania ilości atomów danego pierwiast­ka wchodzących w skład molekuły związku che­micznego za pomocą indeksów dolnych (na przykład zapis SO2 oznacza, że cząsteczkę tworzą atom siarki oraz dwa atomy tlenu).