Oaktadt alla bemödanden under det förflutna århundradet att ställa den kemiska forskningen på en af metafysiken oberoende bas, hade man ej kunnat lösslita sig från den häfdvunna uppfattningen att gemensamma egenskaper hos kropparne betingades af närvaron i dem af gemensamma "principer". Läran om flogiston, det hypotetiska ämne, som man trodde förekomma i alla bränbara ämnen, var den sista lemningen af metafysikens inflytande på kemien. Den härstammade i rätt nedstigande led från den Aristoteliska läran om de fyra elementen, enligt hvilken lära eld inginge i alla bränbara ämnen, luft i de gasformiga, vatten i de flytande och jord i de fasta.
Väl hade Boyle redan 1661 uttalat sig emot antagandet att sådana metafysiska abstraktioner voro verkliga kroppar och fattat betydelsen af grundämnen i vår tids mening; väl kände man i medlet af 17:de århundradet att metaller, som förkalkas (oxideras) i luften, tilltaga i vigt i stället för att förlora något, hvilket borde inträffa, om det brinnande ämnet förlorade något genom förbränningen, det må nu ha varit eld, "svafvel", "fet jord" o.d.—icke desto mindre uppstod 1702 teorien om flogiston, som egentligen är blott en ny upplaga af Aristoteles' lära om elden, och denna teori herskade nära ett århundrade inom kemien.
Scheele trodde fullt och fast på tillvaron af flogiston. Talrika försök, företrädesvis utförda vid hans undersökning öfver brunsten, tycktes gifva vid handen att detta ämne utgjorde en beståndsdel af värmet, ljuset och vätgasen.
Kännedomen om luften var vid den tiden mycket ofullkomlig. Åristoteles' lära om luften såsom ett element medgaf, då enligt denna en och samma grundsubstans eller materie inginge i alla element, möjligheten att antaga förändringen af ett element till ett annat. Så trodde Plinius att moln uppstå, genom förtätning af luft, och att luft uppstår af vatten. Paracelsus förestälde sig att luft bestode af eld och vatten. Sådana åsigter som att vatten kunde förvandlas till luft voro vanliga ännu under senaste hälften af 18:de århundradet. Ehuruväl man i allmänhet ansåg att luften var ett element, trodde man sig dock böra antaga i luften tillvaron af olika ämnen. Så inbillade sig Sylvius (1669) att den underjordiska elden i nordliga trakter i atmosferen utkastade salpetersyreångor, under det att sydliga vindar medförde amoniak. När salpetersyran i luften förenades med amoniaken, uppstod stark köld, liksom när man löser salmiak i vatten. Mayow satte samtidigt salpeterbildningen i samband med en viss beståndsdel i luften "particulæ nitro-aëreæ", som är verksam vid förbränningen, metallernas förkalkning samt andningsprocessen. Han visar att en del af luften är oduglig att underhålla förbränningen, men anser att solljuset förmår återbilda de particulæ nitro-aëreæ, som förbrukats vid förbränningen. Äfven Boyle hade förvissat sig derom, att något borttoges ur luften under förbränningen. Black visade 1757 att kolsyra uppstår i luften genom andningsprocessen, och trodde att denna bestod i luftens förvandling till kolsyra. Den engelska forskningen var, som man af det föregående finner, på rätta vägen till lösningen af problemet om luften och dess förhållande till förbränningen. I andra länder, i synnerhet i Tyskland, rådde deremot de besynnerligaste åsigter om luftens betydelse och natur. Boerhave trodde (1732) att kroppsvärmen kom af blodets rifning mot kärlväggarne och att andningen af luft hade till ändamål att afkyla blodet i lungorna, der det utsattes för den starkaste friktionen.
Först under 1770-talet utbildades riktiga åsigter om luften genom forskningar af engelsmannen Priestley, svensken Scheele och fransmannen Lavoisier.
Redan 1771 hade Priestley funnit att växterna förmådde göra sådan luft, som ej kunde andas, ånyo duglig för respirationsprocessen, eller att luften innehåller en beståndsdel, söm underhåller lifsprocessen, och att växterna kunna af kolsyra bereda denna luftens beståndsdel. Den 1:sta augusti 1774 framstälde han ur qvicksilfveroxid syrgas i rent tillstånd. Syrgasens nödvändighet för förbränningen och andningen visade Priestley väl, men han antog att syrgas var luft befriad från flogiston samt att luften utgjordes af tvänne gaser, flogisticerad och deflogisticerad luft. Den flogisticerade luftens natur af en särskild gas visade skotten Rutherford, 1772, på det sätt att han med kalilut borttog kolsyran ur den luft, hvari djur respirerat. Han fann då, att den återstående luften var oduglig till förbränning och andning. Lavoisier visade före syrets upptäckt, att metallerna vid oxidation upptaga luft och att oxiderna derigenom väga mer än metallerna (1772). Efter upptäckten af syrgasen uppstälde han sin förbränningsteori, genom hvilken den kemiska forskningen inträdde i en ny epok och flogistonteorien störtades (1778 och 1783).
Scheeles undersökningar öfver luft och eld voro redan 1775 afslutade och utan tvifvel utförda utan kännedom om Priestleys kort förut gjorda upptäckter. Äfven om Scheeles upptäckt af syrgasen är något senare än Priestleys, måste man låta Scheele med honom dela äran af denna för vetenskapens utveckling epokgörande upptäckt.
I sitt arbete om luft och eld visar Scheele genom talrika, lika enkla som sinrika experiment, att luften sammansättes af tvänne olika gaser, eldsluft (nu syrgas) och skämd luft (nu qväfgas), af hvilka den förra utgör 1/3 af luften. Senare undersökningar utförda med ojämförligt bättre hjelpmedel ha visat, att syrehalten i luften uppgår till 21 volymprocent.
Syrgasen framstälde Scheele på många sätt, dels genom upphettning af salpeter, dels af brunsten och svafvelsyra, dels af qvicksilfveroxid, dels äfven af salpetersyra. Han fann att ämnen brinna i syrgas med vida större liflighet än i vanlig luft, att syrgasen löses lättare än qväfgas i vatten samt att den är tyngre än qväfgas. Han visar att syrgasen är oumbärlig för förbränningen, för andningen och för fröns groning. För att ådagalägga luftens förändringar genom andningen, respirerade han så länge han kunde den i en oxblåsa inneslutna luften och fann då att en ansenlig mängd kolsyra hade bildats. Äfven satte han flugor i en burk, bvari han lagt en med honing bestruken papperslapp. Efter ett par dagar hade flugorna dött, luftens volym var oförändrad, men en fjärdedel af luften hade förvandlats till kolsyra. Samma försök repeterade han med ärtor, som fingo gro i en instängd volym luft. Äfven här förlorade luften syrgas och vann kolsyregas. Efter 14 dagar hade ärtorna upphört att växa; han aflägsnade nu kolsyran med kalkmjölk, blandade den qvarvarande skämda luften med 1/3 syrgas och fann att ärtor nu kunde gro i denna luft, hvadan således syrgasens nödvändighet för groningsprocessen var bevisad. I ren syrgas kunde å andra sidan ärtorna icke förmås att utvecklas.