有机合成的提出者——贝特洛
贝特洛（1827～1907）是法国有机化学家、物理化学家和科学史学家。贝特洛一生的研究工作可归纳为五个方面。
有机合成方面，合成（synthesis）一词就是他最先使用的。1854年，他不但证明甘油为一种醇，而且发现甘油能与3当量的酸化合。1855年，由乙烯和硫酸合成了乙醇，这是第一次不用发酵而制得乙醇。1857年，由甲烷经氯化而制得甲醇。他还合成了甲烷和乙烯、樟脑和冰片、乙炔、苯和氢氰酸等。
物理化学方面，1861～1862年，他和圣吉尔共同研究乙酸和乙醇的酯化反应及其逆向的皂化反应。1869年他研究琥珀酸溶于乙醚和水中时发现，无论溶解多少，其分配系数为一常数。他在热化学方面提供了大量的精确数据。1879年和1898年，分别出版了他的有关热化学的书籍。书中证明了盖斯定律。
炸药方面，他发现爆炸波，开辟了一个新的重要分支学科。化学史方面，他于1869年开始收集有关上古的化学记载。分析了一些古币和古物，第一次把亚历山大时期的化学家著作编成大体完整的详注本。
农业化学方面，1883年他最先指出空气中的氮可被微生物固定于土壤中，并曾将无声放电作用于植物，以助其生长。
有机化学结构理论的形成
基团论的诞生
基团论认为在众多的有机化合物分子中存在一些化学性质相当稳定的原子团——基团，有机化合物是由这些基团组合而成；在一般的有机反应中这些基团不变，只是发生基团间的重新组合。拉瓦锡就曾认为有机酸都是由碳氢组成的酸基原子团与氧原子结合而成的。盖一吕萨克在研究氰化物时发展了基团的概念。他明确指出，“基团”就是作为整体参加反应的原子团。贝采利乌斯则将电化二元论推广到有机化学中，认为含氧有机化合物都是复合基团的氧化物，他把有机酸视为荷负电的氧化物；把醇类视为荷正电的氧化物；把酯类描述为盐的形式。但是在很多情况下（例如糖类），很难判定它们是由哪些基团组成的。
1810～1820年间，有机化学家们专注于判断哪些是在一般化学反应中不发生变化的复合基团。他们尽可能地把各种有机反应与无机反应对应起来认识。到了1837年，基团论及有机化合物与无机化合物的类比关系得到了普遍的承认。基团理论在当时归纳了一些有机化学的事实，解释了一些有机反应，为有机化学的系统化起到了一定作用。但它没有揭示有机化合物的本质。
煤焦油染料工业的开创者——霍夫曼
霍夫曼（1818～1892）是德国有机化学家。霍夫曼最先将实验教学介绍到英国，并培养了珀金和弗兰克兰等著名化学家。
霍夫曼的研究范围非常广泛。最初研究煤焦油化学，在英国期间解决了英国工业革命中面临的煤焦油副产品处理问题，开创了煤焦油染料工业。珀金在他的指导下于1856年第一次合成了人造染料苯胺紫，他本人合成了品红，从品红开始，合成一系列紫色染料，称“霍夫曼紫”。回国后发展了以煤焦油为原料的德国染料工业。他在有机化学方面的贡献也很多。
霍夫曼在化学理论方面，于1849年最先提出“氨型”的概念，成为后来“类型说”的基础。他提出胺类是由氨衍生而来的，其中氢原子为烃基取代而成。伯、仲、叔胺由此命名。他发现了季铵盐，指出氢氧化四乙铵为强碱性。
价键理论的创始人——凯库勒
凯库勒（1829～1896）是德国化学家。1850～1858年期间，有机化学处在比较混乱的状态。虽然某些化学家已提出一些概念，列出了一些结构式，但多属不真实的假设。多数化学家不能理解为什么有机化合物中竟能集合那么多碳原子。
1857年，凯库勒提出碳是四价的；1858年进一步提出，碳原子间可以相连成链状的学说。这就开辟了理解脂肪族化合物的途径。1865年凯库勒提出了苯的环状结构学说苯的结构可想像为6个链形碳原子闭合而成，于是打开了芳香族化学的大门。由于凯库勒的价键理论被应用到许多其他有机化合物的研究中，19世纪中叶，不仅有机化学在理论上取得了蓬勃的发展，并且还在德国建立起了庞大的有机化学工业，特别是染料及制药工业。
凯库勒写了不少有机化学教科书（1861～1887），主要有《有机化学教科书》、《有机化合物结构研究》等。
1852年，英国化学家弗兰克兰通过研究意识到某些元素在有机化合物中表现出一定的“饱和力量”，并把这种想法推广到无机化学领域，发现“各种元素的原子在形成化合物时总是倾向于与确定数目的其他原子结合，而当处在这种比例中时，其化学亲合力得到最好的满足”。虽然他当时没有写出正确的化学式，但已初步有了原子价的概念。
原子价概念的提出
1857年，凯库勒通过对一系列化学反应的归纳，进一步提出：“化合物的分子由不同原子结合而成，某一原子与其他元素的原子或基团相化合的数目取决于它们的亲合力单位数。”“亲合力单位数”也就相当于现在所说的原子价。他又根据沼气型化合物得出结论：碳原子与四原子的氢或两原子的氧是等价的。他的碳四价学说对有机结构理论的形成起了重要作用。
有机化学结构的重大发展——立体化学
1848年，法国化学家巴斯德在研究酒石酸盐旋光性的过程中提出它的半面晶态与旋光性之间存在一定的关系。1863年，德国化学家威斯利采努斯证明，肌肉乳酸和发酵乳酸有相同的化学组成和结构式，但前者为右旋物质，后者无旋光性，他认为“这种差别只可能是由于原子在空间有不同的排布”。
1874年，荷兰化学家范托夫和法国化学家勒贝尔分别独立地提出了碳原子四面体构型学说：化学结构式还不足以全面体现出异构现象的各个方面。1885年，德国化学家拜耳又根据碳原子的四面体构型推断出三元、四元、五元碳环化合物的不稳定性，提出了“张力学说”。1890年，萨克斯又针对六元碳环环己烷的稳定性，提出无张力的船式构象和椅式构象的设想（直到1908年才由德国人莫尔所证实），进一步提出了无张力环理论，推动了立体化学的发展。
诺贝尔化学奖的首创获得者——范托夫
范托夫（1852～1911）是荷兰化学家。范托夫因发现化学动力学和渗透压某些定律而于1901年获得第一个诺贝尔化学奖。
1874年，范托夫在研究有机化合物的三维空间结构（立体化学）时，与勒贝尔各自独立地发表了一个碳原子具有四面体结构的概念，碳原子的四个价键指向四面体的四个顶端。在这个概念的基础上开辟了立体化学的新篇章，在整个化学领域内起着极为重要的作用。他解开了某些有机化合物具有光学活性的奥秘，提出了分子内部存在不对称因素，从而解释了这类化合物能使平面偏振光旋转的原因。
范托夫还研究了渗透压现象。他发现溶解在溶液中的物质的渗透压与理想气体的压力相似，遵循同样的定律。1884年他发表了《化学动力学研究》论文，其中包含化学热力学的原理。他推导出反应速率的公式，从而可以测定反应的级数。他还将热力学应用于化学平衡，并提出了近代化学中亲和力的概念。1886年他发表了稀溶液理论，说明在稀溶液中分子的运动与气体之间的相似性。
化学元素周期律的探索
19世纪以来，随着分析化学的发展、电化学的兴起以及光谱学的进步，到1869年已发现了63种元素。关于各种元素物理及化学性质的研究资料也已积累得相当丰富。原子－分子学说到1860年卡尔斯鲁厄会议以后，得到了公认。原子量、当量、分子量问的关系经过曲折的发展过程终于得到澄清，很快有了统一正确的原子量。原子价学说的确立又进一步揭示了元素化学性质上的一个极重要的方面，阐明了各种元素相化合时在数量上所遵循的规律。于是各种元素之间是否存在着内在联系的问题便引起了科学家们的思考。到了19世纪后期，解答这个问题的时机逐渐成熟。
化学元素周期律的发现者——门捷列夫
门捷列夫（1834～1907）是俄国化学家，他的最大贡献是发现了化学元素周期律，今称门捷列夫周期律。1955年科学家们为了纪念元素周期律的发现者门捷列夫，将101号元素命名为钔。
1869年2月，门捷列夫编制了一份包括当时已知的全部63种元素的周期表。同年3月，他委托缅舒特金在俄国化学会上宣读了题为《元素的属性与原子量的关系》的论文，阐述了元素周期律的要点。1871年，他又发表了《化学元素周期性的依赖关系》论文，对化学元素周期律做了进一步阐述。他还重新修订了化学元素周期表，把1869年竖排的表格改为横列，突出了元素族和周期的规律性；划分了主族和副族，使之基本上具备了现代元素周期表的形式。
元素周期律的发现掀起了人们发现新元素和研究无机化学理论的热潮。元素周期律的发现在化学发展史上是一个重要的里程碑，它把几百年来关于各种元素的大量知识系统化起来，形成一个有内在联系的统一体系，进而使之上升为理论。
门捷列夫还曾研究气体和液体的体积与温度和压力的关系，于1860年发现气体的临界温度并提出了液体热膨胀的经验式。1865年研究了溶液的性质，提出了溶液的水合物学说，为近代溶液学说奠定了基础。1872～1882年，他和他的学生准确地测定了数种气体的压缩系数。
元素周期表的完善
1869年，俄国化学家门捷列夫对前辈的工作进行了认真的研究、核对；对已掌握的大量化学事实做了对比、验证，努力从中探寻各种规律；对于有疑问的原子量，他根据该元素的化学性质、原子价、当量，做了一些校正；他根据各种元素对氧和氢的关系、金属性和非金属性、相对化学活性、原子价等等将它们加以分类。从中他特别注意到：各种元素的原子量可以相差很大，而原子价的变动范围则较小；同价的元素即使原子量相差很大，但性质可以非常相似；所有一价元素都是典型的金属，7价元素都是典型的非金属，4价的元素性质则恰好介于这两类元素之间。这就使他坚信，各种元素之间一定存在着统一的规律性，若按原子量排列，元素的性质必然呈现出周期性的变化。同年，他按此原则把当时已知的元素排列成表，全表有66个位置，留有4个空位，表示有待发现。表中钍、碲、金、铋是按它们的性质来决定其位置的，而原子量与位置存在着矛盾，他认为这是由于原子量测定上出现了差错。
周期律的发现表明元素性质的发展、变化过程是由量变到质变的过程，它具有科学的预见性。门捷列夫不仅利用这一规律正确地修订了一些元素的原子量，而且预言了大约15种元素的存在以及它们的性质。他预言的“类铝”（镓）、“类硼”（钪）和“类硅”（锗）都在其后的15年内陆续被发现，其性质与门氏预言的惊人一致。这有力地证明了周期律的科学性，使它赢得了整个科学界的公认和高度评价。它是化学发展史中的一个里程碑，是近代化学发展的最高峰。
英国化学家拉姆齐等人对多种惰性气体元素的发现，为周期表补充了一个零族，更深化了化学家们对周期律的认识。1913年英国物理学家莫塞莱通过对各种元素的特征X射线波长的系统研究，揭示了元素周期律的根源不是基于表观上的原子量，而是基于原子序数，即原子内部原子核所带的电荷数，也就是所含的质子数。
电石化学的兴起
19世纪末至20世纪初，由于电力工业的巨大发展，开发了以电石为基础的有机化学工业原料路线。1839年，美国人黑尔曾以电弧加热石灰和氰化汞的混合物而得到电石，进而与水作用获取乙炔。1892年美国化学家威尔森发明了以石灰、焦炭为原料，用电炉加热的廉价电石生产法，并于1895年建成了世界上第一座电石工厂，乙炔开始被广泛研究和利用。
乙炔由于性质活泼，很快成为合成许多较复杂化合物的原料。1881年后，从乙炔出发陆续制出乙醛、乙酸、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯基乙炔、丙烯腈、四氯乙烷、丁二烯等化工原料。20世纪初，德国化学家雷佩发现了乙炔及其衍生物的一些新的特殊反应，并制出一些合成产物，丰富了乙炔化学的内容。随后以乙炔为原料的合成塑料、合成橡胶和合成纤维相继出现，使乙炔的应用更为广泛。
物理化学的建立
随着无机化学和有机化学的发展，化学家对化学现象的了解日益丰富、深化，加之经典物理学的成熟，到19世纪后期，化学家们开始探索研究化学反应规律性的理论。而原子一分子学说、气体分子运动学说、元素周期律和古典热力学的确立和形成，为物理化学的建立和发展开辟了道路。1887年，德国化学家奥斯特瓦尔德和范托夫合办的《物理化学杂志》创刊，并发表了几篇著名的物理化学论文，标志着物理化学学科的诞生。
物理化学的创始人——奥斯特瓦尔德
奥斯特瓦尔德（1853～1932）是德国物理化学家，物理化学的创始人之一。奥斯特瓦尔德因研究催化作用、化学平衡条件和反应速率等方面的贡献而获1909年诺贝尔化学奖。