Дмитрий Иванович Менделеев (–) изучал свойства элементов и преподавал химию. Сопоставляя состав и свойства веществ с атомными массами элементов, в году он сформулировал периодический закон и составил периодическую систему. Учёный не просто распределил известные элементы по клеткам: он оставил пробелы для ещё не открытых элементов и предсказал их свойства. Последующее открытие галлия, скандия и германия подтвердило силу этого закона. Менделеев также занимался растворами, измерениями, промышленностью и развитием образования.
Александр Михайлович Бутлеров (–) исследовал органические вещества и преподавал химию. В году он изложил теорию химического строения органических соединений. Согласно ей, атомы в молекуле соединены в определённом порядке, свойства зависят от этого порядка, а атомы и их группы взаимно влияют друг на друга. Теория объяснила изомерию: вещества одинакового состава могут обладать разными свойствами из-за разного строения. Бутлеров получил изобутан, подтвердив возможность предсказывать вещества по теории.
Оба учёных показали, что химическая теория нужна не только для объяснения уже известных фактов: она помогает предсказывать новые элементы и соединения, а затем проверять предсказания опытом.