في عام 1801 نشر مدرسٌ شاب في مدينة مانشستر بإنجلترا، يُدعَى جون دالتون، بدايات نظريةٍ ذريةٍ حديثة. فبالسير على دَرْب العُرْف الجديد لكلٍّ من لافوازييه وريختر، عالَجَ دالتون الفكرةَ الإغريقية القديمة عن الذرات، أو الجسيمات الأصغر لأي مادة، فجعلها كميةً. ولم يكتفِ بأن افترض أن كل عنصر يتكوَّن من نوع معين من الذرات، بل بدأ أيضًا يقدِّر أوزانَها النسبية.

على سبيل المثال: اعتمد دالتون على تجارب لافوازييه عن ارتباط الهيدروجين والأكسجين لتكوين الماء، فلقد بيَّنَ لافوازييه أن الماء يتركَّب من 85٪ أكسجين و15٪ هيدروجين، وافترض دالتون أن الماء يتركب من ذرة واحدة من الهيدروجين ترتبط بذرة واحدة من الأكسجين لتكوين صيغة هي HO، وأن الوزن الذري للأكسجين بناء على هذا هو 85 / 15 = 5٫66، مفترضًا أن وزنَ ذرة الهيدروجين وحدةٌ واحدةٌ. وأما في الوقت الحاضر، فالمعروف أن الوزن الذري الحقيقي للأكسجين هو 16، ويكمن الفارق في أمرين لم يكن دالتون يدركهما؛ أولهما أنه لم يكن مُصِيبًا حين افترض أن صيغة الماء هي HO، فكل الناس يعرفون الآن أن الصيغة الحقيقية هي H2O  ؛ وثانيهما أن بيانات لافوازييه لم تكن دقيقة جدًّا.

لقد أعطت فكرةُ دالتون عن الأوزان الذرية تفسيرًا معقولًا جدًّا لقانون النسبية الثابتة، الذي ينص على أنه حين يتَّحِد عنصران معًا، فإن هذا يتم بنسبة ثابتة بين وزنَيْهما. ويمكن الآن اعتبار هذا القانون نُسخةً أشمل لاتحاد اثنتين أو أكثر من الذرات التي لديها أوزانٌ ذرية معينة. والحقيقةُ القائلة بأن العينات العيانية تتكوَّن من نسبة ثابتة وزنًا من عنصرين؛ تعكس واقعًا بأن ذرتين معينتين تتحدان مرات ومرات كثيرة، وحيث إن لديهما كتلتين معينتين، فإن ناتج اتحادهما سيعكس أيضًا النسبةَ الكتلية هذه.

إلا أن هناك كيميائيين آخَرين، فضلًا عن دالتون ذاته، اكتشفوا قانونًا آخَر عن الاتحاد الكيميائي، وهو قانون النِّسَب المتعددة؛ فحين يتحد العنصر «أ» مثلًا مع عنصر آخَر «ب»، ليكوِّنا أكثر من مركب واحد، تكون ثمة نسبةٌ بسيطة بين كتلتَيْ «ب» المتحدتين في المركبين الاثنين؛ فعلى سبيل المثال: يتحد الكربون والأكسجين معًا لتكوين أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون، ويكون وزنُ الأكسجين المتحد في ثاني الأكسيد ضعفَ وزن الأكسجين المتحد في أول الأكسيد. وفوق هذا، وجد هذا القانون تفسيرًا جيدًا في نظرية دالتون الذرية؛ لأنها افترضت أن ذرة واحدة من الكربون تتحد بذرة واحدة من الأكسجين في أول أكسيد الكربون CO، بينما تتَّحِد ذرتان من الأكسجين بذرة واحدة من الكربون في ثاني أكسيد الكربون₂ CO.