古人认为，水是一种元素，不可再分。1766年，英国的科学家卡文迪许发现将金属锌加入到硫酸中，会产生一种无色气体，这种气体与空气混合后点燃，发生威力巨大的爆炸，他将这种气体叫做“可燃空气”。
同一时期，英国的科学家普利斯特里，也在研究这种“可燃空气”。这种气体密度只有空气的1/11。普利斯特里多次将这种猛烈的爆炸当作魔术在当时的欧洲贵族聚会上进行表演，直到某一次爆炸表演结束后，他发现玻璃容器的内壁有白雾。随后通过多次反复实验，确认这种白雾就是水。
1775年，法国科学家拉瓦锡通过实验验证空气不是一种元素，空气是一种混合物，其中氧气约占1/5。
1776年，瑞典科学家舍勒加热硝酸钾获得了比较纯净的氧气。
1781年，卡文迪许改进了原来的实验方案，他用纯净的氧气代替空气，发现“可燃空气”在纯氧中可以安静燃烧，发出蓝色火焰。他还发现1体积氧气和2体积“可燃空气”恰好完全反应，生成物只有水，没有别的物质。但卡文迪许未能突破传统观念的束缚，错误地用两种气体里都含有水这种“元素”，来解释所观察到的实验现象。
1782年，拉瓦锡将水蒸气通过1000多摄氏度高温金属铁管，获得了“可燃空气”和一种黑色固体。这个变化可以表示为：铁+水 黑色固体+“可燃空气”。由此他认为水不是一种元素，而是由“可燃空气”和氧结合形成的化合物。
1787年，拉瓦锡命名这种“可燃空气”为“氢气”，正式提出“氢”是一种元素。
1800年，英国科学家尼克尔森和卡里斯特尔用“伏打电池”在常温下进行了水的电解实验，获得成功，进一步证明了拉瓦锡的结论。
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