В донаучный период химии как нечто непреложное принималось учение Эмпедокла о том, что основу всего сущего составляют четыре стихии:
огонь,
воздух,
вода,
земля.
Это учение, развитое Аристотелем, полностью восприняли алхимики.
В 8-9 веках они дополнили его представлением о сере (начале горючести) и ртути (начале металличности) как составных частях всех металлов.
В 16 веке возникло представление о соли как начале нелетучести, огнепостоянства.
Против учения о 4 стихиях и 3 началах выступил Р. Бойль, который в 1661 году дал первое научное определение химических элементов как простых веществ, которые не состоят из каких-либо других веществ или друг из друга и образуют все смешанные (сложные) тела.
В 18 веке почти всеобщее признание получила гипотеза И. И. Бехера и Г. Э. Шталя, согласно которой тела природы состоят из воды, земли и начала горючести - флогистона.
В конце 18 века эта гипотеза была опровергнута работами А. Л. Лавуазье. Он определил химические элементы как вещества, которые не удалось разложить на более простые и из которых состоят другие (сложные) вещества, то есть по существу повторил формулировку Бойля. Но, в отличие от него, Лавуазье дал первый в истории науки перечень реальных химических элементов. В него вошли все известные тогда (1789) неметаллы (О, N, H, S, Р, С), металлы (Ag, As, Bi, Co, Ca, Sn, Fe, Mn, Hg, Mo, Ni, Au, Pt, Pb, W, Zn), а также "радикалы" [муриевый (Cl), плавиковый (F) и борный (В)] и "земли" - еще не разложенные известь СаО, магнезия MgO, барит ВаО, глинозем Аl2О2 и кремнезем SiO2 (Лавуазье полагал, что "земли" - вещества сложные, но пока это не было доказано на опыте, считал их химическими Элементами). Как дань времени он включил в список химических элементов невесомые "флюиды" - свет и теплород.
Разработка Дж. Дальтоном атомной теории имела одним из следствий уточнение понятия элемента как вида атомов с одинаковой относительной массой (атомным весом). Дальтон в 1803 составил первую таблицу атомных масс (отнесенных к массе атома водорода, принятой за единицу) пяти химических элементов (О, N, С, S, P). Тем самым Дальтон положил начало признанию атомной массы как главной характеристики элемента. Дальтон, следуя Лавуазье, считал химические элементы веществами не разложимыми на более простые.
Последующее быстрое развитие химии привело, в частности, к открытию большого числа химических элементов. В списке Лавуазье было всего 25 химических элементов, включая "радикалы", но не считая "флюидов" и "земель".
Ко времени открытия периодического закона Менделеева (1869) было известно уже 63 элемента.
Открытие Д. И. Менделеева позволило предвидеть существование и свойства ряда неизвестных тогда химических элементов и явилось основой для установления их взаимосвязи и классификации.
Открытие радиоактивности в конце 19 века поколебало более чем столетнее убеждение в том, что атомы нельзя разложить. В связи с этим почти до середины 20 века продолжалась дискуссия о том, что такое химические элементы.
Конец ей положила современное теория строения атома, которая позволила дать строго объективную дефиницию химических элементов.