18 వ శతాబ్దం చివరిలో, అణుసిద్ధాంతాలతో సంబంధం లేకుండా రసాయన చర్యల గురించి రెండు నియమాలు సూత్రీకరించబడ్డాయి. మొదటిది ద్రవ్యనిత్యత్వ నియమం (law of conservation of mass). ఇది ఆంటోనీ లావోయిజర్ పనితో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంది. ఇది రసాయన ప్రతిచర్యలో మొత్తం ద్రవ్యరాశి స్థిరంగా ఉంటుందని పేర్కొంది (అంటే చర్యలో పాల్గొనే క్రియాజనకాలు, వాటి ఉత్పత్తులు ఒకే ద్రవ్యరాశి కలిగి ఉంటాయి). రెండవది నియత నిష్పత్తి నియమం (law of definite proportions). 1799 లో ఫ్రెంచ్ రసాయన శాస్త్రవేత్త జోసెఫ్ లూయిస్ ప్రౌస్ట్ చేత మొదట ప్రతిపాదించిన ఈ సూత్ర ప్రకారం, ఒక సమ్మేళనం దానిలోని రసాయన మూలకాలుగా విభజించబడితే, అసలు పదార్థ పరిమాణం లేదా మూలంతో సంబంధం లేకుండా, విడిపోయిన భాగాల ద్రవ్యరాశి బరువు ఎల్లప్పుడూ ఒకే నిష్పత్తిలో ఉంటుంది.

జాన్‌ డాల్టన్ ముందు ప్రతిపాదించిన ఈ నియమాలను అధ్యయనం చేసి గుణిజ నిష్పత్తి నియమము () అనే కొత్త నియమాన్ని ఏర్పరచాడు. రెండు ఒకేరకమైన మూలకాలను కలిపి వివిధ రకాలైన సమ్మేళనాలను తయారు చేయగలిగితే ఆ వివిధ సమ్మేళనాల్లోని రెండు మూలకాల ద్రవ్యరాశుల నిష్పత్తిని చిన్న పూర్ణ సంఖ్యలతో సూచించవచ్చు. రసాయనిక చర్యల్లో ఈ విధంగా జరగడం డాల్టనే కాక ఇతర శాస్త్రవేత్తలు కూడా గమనించారు. ఆక్సిజన్ కొద్ది పరిమాణంలోని నైట్రస్ ఆక్సైడ్ తో కలిసి నైట్రిక్ ఆమ్లం ఏర్పడుతున్నట్టు, రెట్టింపు పరిమాణం నైట్రస్ ఆక్సైడ్ తో 1:2 నిష్పత్తిలో కలిసి నైట్రస్ ఆమ్లం ఏర్పడుతున్నట్లు డాల్టన్ గుర్తించాడు. జోసెఫ్ ప్రౌస్ట్ 100 పాళ్ళు ఇనుము 28 లేదా 42 భాగాలు ఆక్సిజన్ తో కలిసి (2:3 నిష్పత్తి) ; 119 పాళ్ళు 16 లేదా 32 ఆక్సిజన్ పాళ్ళలో కలుస్తున్నట్లు గుర్తించాడు (1:2 నిష్పత్తి). అణు సిద్ధాంతం ఈ ధర్మాన్ని వివరించడానికి, ప్రౌస్ట్ ప్రతిపాదించిన నియత నిష్పత్తి నియమాన్ని వివరించడానికి సరిపోతుందని కనుగొన్నాడు. ప్రౌస్ట్ కనుగొన్న టిన్ ఆక్సైడ్ చర్యల్లో ఒక టిన్ అణువు ఒకటి లేదా రెండు ఆక్సిజన్ అణువులతో కలిసి రెండు రకాలైన ఆక్సైడులను ఏర్పరుస్తున్నట్లుగా గమనించాడు.

నీరు వివిధ రకాలైన వాయువులను వివిధ పాళ్ళలో ఎందుకు శోషించుకుంటుందో తెలిపేందుకు అణు సిద్ధాంతం ఉపకరిస్తుందని డాల్టన్ విశ్వసించాడు. ఉదాహరణకు నీటిలో నైట్రోజన్ కన్నా కార్బన్ డయాక్సైడ్ బాగా కలుస్తుందని కనుగొన్నాడు. ఇది వాయువుల ద్రవ్యరాశిలో తేడా వల్ల ఇంకా వాటిలోని అణువుల సంక్లిష్టత వల్ల అయ్యుండవచ్చునని సూత్రీకరించాడు డాల్టన్. నిజానికి కార్బన్ డయాక్సైడ్ (CO) అణు సముదాయం నైట్రోజన్ అణు సముదాయం (N) కన్నా బరువైనది, పెద్దది.

ప్రతి రసాయనిక మూలకం ఒకే రకమైన అణువులతో తయారై ఉంటుందనీ, వాటిని రసాయనికంగా మార్చలేకపోయినా లేదా నాశనం చేయలేక పోయినా వేర్వేరు మూలకాలు కలిసి రసాయన సమ్మేళనాలనే సంక్లిష్ట నిర్మాణాలు ఏర్పడవచ్చని డాల్టన్ ప్రతిపాదించాడు. అణు వాదం ఒక సిద్ధాంతంగా గుర్తించబడటానికి ఈ ప్రతిపాదనలు మైలురాయిగా చెప్పవచ్చు ఎందుకంటే ఈ ప్రతిపాదనలన్నీ డాల్టన్ ప్రయోగాత్మకంగా పరిశీలించి నిర్ధారణ చేసినవి.

1803 లో వివిధ పదార్థాల సాపేక్ష అణుభారాల మొదటి జాబితా గురించి చెప్పాడు. ఈ పరిశోధనా పత్రం 1805 లో ప్రచురితమైంది. కానీ అందులో బరువులను ఎలా వచ్చాయో మాత్రం వివరించలేదు. 1807 లో డాల్టన్ కు పరిచయస్తుడైన థామస్ థాంసన్ ఈ పద్ధతిని వెల్లడించాడు. థామ్సన్ పుస్తకం ఎ సిస్టం ఆఫ్ కెమిస్ట్రీ మూడో సంచికలో డాల్టన్ తన స్వంత పుస్తకమైన "ఎ న్యూ సిస్టం ఆఫ్ కెమికల్ ఫిలాసఫీ" (1808, 1810) గురించి పూర్తి వివరాలు వెల్లడించాడు.

అణువులు ఏ యే పాళ్ళలో కలుస్తాయో దాన్ని బట్టి వాటి అణుభారాలను అంచనా వేసినట్టు డాల్టన్ తెలియజేశాడు. ఇందులో హైడ్రోజన్ అణువును ఒక ప్రమాణంగా తీసుకున్నారు. కానీ కొన్ని అణువులు సముదాయాలుగానే ఎందుకుంటాయన్నది డాల్టన్ వివరించలేదు. ఉదాహరణకు స్వచ్ఛమైన ఆక్సిజన్ ఎప్పుడూ O రెండు అణువుల సముదాయం లానే ఉంటుంది. అంతే కాకుండా అత్యంత సరళమైన అణు సముదాయం ఎప్పుడూ రెండు వేర్వేరు అణువులతోనే ఏర్పడుతుందని తప్పుగా ఊహించాడు. (అంటే నీరు HO కాకుండా HO రూపంలో ఉంటుందని ఊహించాడు). అప్పట్లో ఉన్న పాత తరం పరికరాలు కూడా ఆయన ఫలితాలను కొంచెం తప్పుగా చూపించాయి. ఉదాహరణకు 1803 లో ఆయన ఆక్సిజన్ అణువులు హైడ్రోజన్ అణువుల కన్నా 5.5 రెట్లు భారంగా ఉంటాయని లెక్కలు వేశాడు. ఎందుకంటే నీళ్ళలో ఒక గ్రాము హైడ్రోజెన్ కి 5.5 గ్రాములు ఆక్సిజన్ ఉన్నట్లు కొలత వేశాడు. దాన్ని బట్టే నీటిని HO అని సూచించాడు. ఇంకొంచెం మెరుగైన డేటా దొరకగానే ఆక్సిజన్ బరువు 5.5 కాదనీ, 7 ఉంటుందని అనుకుని జీవితాంతం అలాగే పరిశోధన చేశాడు. కానీ ఇతరులు మాత్రం నీటి రసాయనిక ఫార్ములా HO అనుకుంటే హైడ్రోజన్ అణుభారం 1, ఆక్సిజన్ అణుభారం 8 లేదా నీటి రసాయనిక ఫార్ములా HO అనుకుంటే హైడ్రోజన్ అణుభారం 1, ఆక్సిజన్ అణుభారం 16 ఉంటుందని నిర్ధారించుకున్నారు.

ఐసోటోపుల ఆవిష్కరణ
అణువు లోపలి కణాలు
అణువు క్వాంటం భౌతిక నమూనా
జాన్ డాల్టన్