Die Sauerstofftheorie der Verbrennung resultierte aus einer anspruchsvollen und nachhaltigen Kampagne zur Konstruktion einer experimentell fundierten chemischen Theorie der Verbrennung, Atmung und Kalzinierung. Die Theorie, die entstand, war in vielerlei Hinsicht ein Spiegelbild der Phlogiston-Theorie, aber Beweise zur Unterstützung der neuen Theorie zu gewinnen, beinhaltete mehr als nur die Fehler und Unzulänglichkeiten der vorherigen Theorie zu demonstrieren., Von den frühen 1770er Jahren bis 1785, als die letzten wichtigen Teile der Theorie in Kraft traten, führten Lavoisier und seine Mitarbeiter eine breite Palette von Experimenten durch, um viele Punkte an ihrer Forschungsgrenze voranzutreiben.
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Lavoisiers Forschung in den frühen 1770er Jahren konzentrierte sich auf Gewichtszunahmen und-verluste bei der Kalzinierung., Es war bekannt, dass, wenn Metalle langsam in Pulver (Kalxe) umgewandelt wurden, wie es beim Rosten von Eisen beobachtet wurde, der Calx tatsächlich mehr wog als das ursprüngliche Metall, während, wenn der Calx auf ein Metall „reduziert“ wurde, ein Gewichtsverlust auftrat. Die Phlogiston-Theorie berücksichtigte diese Gewichtsänderungen nicht, da das Feuer selbst nicht isoliert und gewogen werden konnte. Lavoisier stellte die Hypothese auf, dass es wahrscheinlich eher die Fixierung und Freisetzung von Luft als Feuer war, die die beobachteten Gewichtszunahmen und-verluste verursachte. Diese Idee stellte die Weichen für seine Forschung für das nächste Jahrzehnt.,
Unterwegs stieß er auf verwandte Phänomene, die erklärt werden mussten. Mineralsäuren wurden zum Beispiel durch Rösten eines Minerals wie Schwefel in Feuer und anschließendes Mischen des resultierenden Calx mit Wasser hergestellt. Lavoisier hatte zunächst vermutet, dass der Schwefel mit Luft im Feuer kombiniert und dass die Luft die Ursache für Säure war. Es war jedoch überhaupt nicht offensichtlich, welche Art von Luft Schwefel sauer machte. Das Problem wurde durch die gleichzeitige Entdeckung neuer Arten von Luft in der Atmosphäre noch komplizierter., Britische pneumatische Chemiker machten die meisten dieser Entdeckungen, wobei Joseph Priestley die Bemühungen leitete. Und es war Priestley, trotz seiner unerbittlichen Einhaltung der Phlogiston-Theorie, der Lavoisier letztendlich half, das Geheimnis des Sauerstoffs zu lüften. Priestley isolierte Sauerstoff im August 1774, nachdem er mehrere Eigenschaften erkannt hatte, die ihn von der atmosphärischen Luft unterschieden. Gleichzeitig experimentierten Lavoisier und seine Kollegen in Paris mit einer Reihe von Reaktionen, die mit denen identisch waren, die Priestley studierte, aber sie bemerkten die neuartigen Eigenschaften der von ihnen gesammelten Luft nicht., Priestley besuchte Paris später in diesem Jahr und informierte seine französischen Kollegen bei einem Abendessen zu seinen Ehren an der Akademie der Wissenschaften über die Eigenschaften dieser neuen Luft. Lavoisier, der mit Priestleys Forschung vertraut war und ihn hoch schätzte, eilte zurück in sein Labor, wiederholte das Experiment und stellte fest, dass es genau die Art von Luft erzeugte, die er brauchte, um seine Theorie zu vervollständigen. Er nannte das Gas, das Sauerstoff produziert wurde, den Generator von Säuren., Die Isolierung von Sauerstoff ermöglichte es ihm, sowohl die quantitativen als auch qualitativen Veränderungen bei Verbrennung, Atmung und Kalzinierung zu erklären.