Lavoisier realizó los primeros experimentos químicos realmente cuantitativos. Demostró que en una reacción, la cantidad de materia siempre es la misma al final y al comienzo de la reacción. Estos experimentos proporcionaron pruebas para la ley de la conservación de la materia. Lavoisier también investigó la composición del agua y denominó a sus componentes oxígeno e hidrógeno.
Algunos de los experimentos más importantes de Lavoisier examinaron la naturaleza de la combustión, demostrando que es un proceso en el que se produce la combinación de una sustancia con Oxígeno. También reveló el papel del oxígeno en la respiración de los animales y las plantas.
Con el químico francés Claude Louis Berthollet y otros, Lavoisier concibió una nomenclatura química, o sistema de nombres, que sirve de base al sistema moderno.
Concibió el Método de nomenclatura química (1787). En el Tratado elemental de química (1789), Lavoisier aclaró el concepto de elemento como una sustancia simple que no se puede dividir mediante ningún método de análisis químico conocido, y elaboró una teoría de la formación de compuestos a partir de los elementos. También escribió Memoria sobre la combustión (1777) y Consideraciones generales sobre la naturaleza de los ácidos (1778).
Trabajó en el cobro de contribuciones, motivo por el cual fue arrestado en 1793. Importantes personajes hicieron todo lo posible para salvarlo. Cuando se expusieron al tribunal todos los trabajos que había realizado Lavoisier, y se dice que, a continuación, el presidente del tribunal pronunció la famosa frase: «La república no precisa ni científicos ni químicos, no se puede detener la acción de la justicia». Lavoisier fue guillotinado el 8 de mayo de 1794, cuando tenía 50 años.
Joseph Louis Lagrange dijo al día siguiente: «Ha bastado un instante para cortarle la cabeza, pero Francia necesitará un siglo para que aparezca otra que se le pueda comparar»
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