Sejarah kimia
menyarankan jalan keluar dari situasi sulit ini diterbitkan pada awal tahun 1811 oleh fisikawan Italia Amedeo Avogadro (1776-1856), yang menghipotesiskan bahwa volume gas yang sama pada suhu dan tekanan yang sama mengandung jumlah molekul yang sama, kemudian diikuti bahwa berat molekul relatif dari dua gas adalah sama dengan perbandingan densitas kedua gas tersebut
di bawah kondisi suhu dan tekanan yang sama. Avogadro juga beralasan bahwa gas sederhana tidak terbentuk dari atom tunggal tapi merupakan molekul senyawa dari dua atau lebih atom. Dengan demikian Avogadro mampu mengatasi kesulitan yang dihadapi Dalton dan lainnya saat Gay-Lussac melaporkan bahwa di atas 100 °C volume uap air dua kali volume oksigen yang
digunakan untuk membentuknya. Menurut Avogadro, molekul oksigen telah terbagi menjadi dua atom dalam proses pembentukan uap air.
Hipotesis Avogadro tidak diakui selama setengah abad setelah pertama kali dipublikasikan. Banyak alasan pengabaian ini telah dikutip, termasuk beberapa masalah teoretis, seperti "dualisme" versi Jöns Jakob Berzelius, yang menegaskan bahwa senyawa disatukan oleh daya tarik muatan listrik positif dan negatif, sehingga tidak terbayangkan bahwa bisa ada sebuah molekul
yang terdiri dari dua atom dengan muatan listrik yang sama-seperti oksigen. Kendala tambahan untuk mengakuinya adalah kenyataan bahwa banyak kimiawan enggan mengadopsi metode fisika (seperti penentuan densitas uap) untuk memecahkan masalah mereka. Pada pertengahan abad, beberapa tokoh terkemuka mulai memandang eskalasi kekacauan persaingan sistem berat atom dan rumus
molekul sebagai tak dapat ditoleransi lagi. Selain itu, bukti kimia murni mulai terkuak yang mengarah pada kemungkinan bahwa pendekatan Avogadro adalah benar. Selama tahun 1850an, kimiawan yang lebih muda, seperti Alexander Williamson di Inggris, Charles Gerhardt dan Charles-Adolphe Wurtz di Perancis, serta August Kekulé di Jerman, mulai menganjurkan reformasi kimia teoretis agar konsisten dengan teori Avogadro
Pada tahun 1825, Friedrich Wöhler dan Justus von Liebig melakukan penemuan dan penjelasan pertama tentang isomer, yang sebelumnya dinamai oleh Berzelius. Bekerja dengan asam sianat dan asam fulminat, mereka menyimpulkan dengan tepat bahwa isomerisme disebabkan oleh perbedaan susunan atom dalam struktur molekul. Pada tahun 1827, William Prout mengklasifikasikan biomolekul ke dalam kelompok modern: karbohidrat, protein dan
lipida. Setelah sifat pembakaran diselesaikan, perselisihan tentang vitalisme dan perbedaan penting antara zat organik dan anorganik dimulai. Pertanyaan vitalisme direvolusi pada tahun 1828 ketika Friedrich Wöhler mensintesis urea, sehingga menetapkan bahwa senyawa organik dapat diproduksi dari bahan awal anorganik dan menyangkal teori vitalisme.
Ini membuka bidang penelitian baru dalam bidang kimia, dan pada akhir abad ke-19, para ilmuwan mampu mensintesis ratusan senyawa organik. Senyawa terpenting di antaranya adalah mauve (ungu muda), magenta, dan pewarna sintetis lainnya, serta aspirin obat yang banyak digunakan. Penemuan sintesis urea buatan memberikan kontribusi besar terhadap teori isomerisme, karena rumus
kimia empiris untuk urea dan amonium sianat identik (lihat sintesis Wöhler). Pada tahun 1832, Friedrich Wöhler dan Justus von Liebig menemukan dan menjelaskan gugus fungsional dan radikal dalam kaitannya dengan kimia organik, serta pertama kali mensintesis benzaldehida. Liebig, seorang kimiawan Jerman, memberikan kontribusi besar pada pertanian dan kimia biologi, dan bekerja pada organisasi kimia
organik. Liebig dianggap sebagai "bapak industri pupuk" karena penemuan nitrogen sebagai nutrisi tanaman esensial, dan perumusan Hukum Minimum yang menggambarkan efek masing-masing nutrisi pada tanaman pangan.
Pada tahun 1840, Germain Hess mengajukan hukum Hess, sebuah pernyataan awal tentang hukum kekekalan energi, yang menetapkan bahwa perubahan energi dalam proses kimia hanya bergantung pada keadaan bahan awal dan produk dan bukan pada jalur spesifik yang diambil antara keduanya. Pada tahun 1847, Hermann Kolbe memperoleh asam asetat dari sumber yang
sepenuhnya anorganik, yang menyangkal vitalisme lebih jauh. Pada tahun 1848, William Thomson, 1st Baron Kelvin (umumnya dikenal sebagai Lord Kelvin) menetapkan konsep nol mutlak, suhu dimana semua gerakan molekuler berhenti. Pada tahun 1849, Louis Pasteur menemukan bahwa bentuk rasemat dari asam tartrat adalah campuran levorotatori dan dekstrorotatori, sehingga menjelaskan sifat rotasi optik dan
memajukan bidang stereokimia. Pada tahun 1852, Agustus Beer mengajukan hukum Beer, yang menjelaskan hubungan antara komposisi campuran dengan jumlah cahaya yang akan diserapnya. Berdasarkan sebagian dari karya sebelumnya oleh Pierre Bouguer dan Johann Heinrich Lambert, ia menetapkan teknik analisis yang dikenal sebagai spektrofotometri. Pada tahun 1855, Benjamin Silliman, Jr memelopori metode pemecahan petroleum, yang memungkinkan terjadinya industri petrokimia modern.
Hipotesis Avogadro mulai mendapat daya tarik yang cukup besar di kalangan kimiawan hanya setelah rekan ilmuwan senegaranya Stanislao Cannizzaro menunjukkan nilainya pada tahun 1858, dua tahun setelah kematian Avogadro. Minat kimia Cannizzaro pada awalnya berpusat pada produk alami dan reaksi senyawa aromatik; pada tahun 1853 ia menemukan
bahwa ketika benzaldehida diberi perlakuan dengan basa pekat, dihasilkan asam benzoat dan benzil alkohol-suatu fenomena yang dikenal saat ini sebagai reaksi Cannizzaro. Dalam pamfletnya pada tahun 1858, Cannizzaro menunjukkan bahwa kembalinya gagasan Avogadro dapat digunakan sepenuhnya untuk membangun struktur teoretis yang konsisten dan kokoh yang sesuai dengan hampir
semua bukti empiris yang ada. Misalnya, dia menunjuk pada bukti yang menyarankan bahwa tidak semua gas elementer terdiri dari dua atom per molekul-ada yang monatomik, kebanyakan diatomik, dan beberapa bahkan lebih kompleks lagi.
Sumber perseteruan lainnya adalah rumus untuk senyawa logam alkali (seperti natrium) dan logam alkali tanah (seperti kalsium), yang, menurut analogi kimianya, kebanyakan ahli kimia ingin menetapkan jenis rumus yang sama. Cannizzaro berpendapat bahwa menempatkan logam-logam ini dalam kategori yang berbeda memiliki hasil yang menguntungkan untuk menghilangkan anomali
tertentu saat menggunakan sifat fisiknya untuk menyimpulkan bobot atom. Sayangnya, pamflet Cannizzaro awalnya hanya diterbitkan di Italia dan memiliki sedikit dampak langsung. Terobosan sesungguhnya datang dengan sebuah kongres kimia internasional yang diadakan di kota Karlsruhe, Jerman pada bulan September 1860, dimana sebagian besar kimiawan terkemuka Eropa hadir. Kongres Karlsruhe telah diatur oleh Kekulé,
Wurtz, dan beberapa orang lain yang menyukai pandangan Cannizzaro tentang arah kimia yang seharusnya. Berbicara dalam bahasa Prancis (seperti semua orang di sana), kefasihan dan logika Cannizzaro membuat kesan yang tak terhapuskan pada hadirin berkumpul. Selain itu, temannya Angelo Pavesi membagikan pamflet Cannizzaro kepada hadirin di akhir pertemuan; lebih dari satu
kimiawan kemudian menulis tentang kesan yang menentukan setelah membaca dokumen yang dibagikan. Misalnya, Lothar Meyer kemudian menulis bahwa saat membaca makalah Cannizzaro, "Timbangan tampak jatuh dari mataku." Cannizzaro memainkan peran penting dalam memenangkan pertarungan untuk reformasi. Sistem yang dianjurkan olehnya, dan segera setelah itu diadopsi oleh sebagian besar ahli kimia terkemuka, secara substansial identik dengan apa yang masih digunakan saat ini.
Pada tahun 1856, Sir William Henry Perkin, usia 18, diberi tantangan oleh profesornya, August Wilhelm von Hofmann, berusaha untuk mensintesis kuinina, obat anti malaria, dari tar batubara. Dalam satu percobaan, Perkin mengoksidasi anilin menggunakan kalium dikromat, tetapi toluidina, sebagai ketakmurnian, bereaksi dengan anilin dan menghasilkan padatan hitam-yang berarti sintesis organik "gagal". Ketika membersihkan