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En el siglo V A.C el filosofo griego Demócrito expresó la idea de que toda la materia estaba formada por muchas partículas pequeñas e indivisibles que llamó átomos (que significa indestructible o indivisible). A pesar de que la idea de Demócrito no fue aceptada por muchos de sus contemporáneos (entre ellos. Platón y Aristóteles), ésta se mantuvo. Las evidencias experimentales de algunas investigaciones científicas apoyaron el concepto del “atomismo”, lo que condujo, de manera gradual, a las definiciones modernas de elementos y compuestos.
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El atomismo griego fue una doctrina filosófica especulativa sin referencia a ninguna experiencia sensible ni a ningún principio medible. Demócrito (460-370) decía que, aunque nadie había saboreado ni visto un átomo, esas partículas diminutas eran los ladrillos con los que estaba hecha la materia. La teoría atómica fue adoptada por científicos como G. Galilei (1564-1642) , R. Boyle (1627-1691) o I. Newton (1643-1727) con las mismas tesis especulativas que los griegos. Pero hasta del siglo XIX la teoría atómica no se convirtió en una verdadera teoría científica gracias a los trabajos de L. Proust (1754-1726) que formuló la ley de las proporciones definidas que dice que las masas de dos elementos se combinan para formar un determinado compuesto guardan una relación constante y de J. Dalton (1766-1844), que estableció la ley de las proporciones múltiples, según la cual, en una reacción química, los pesos de dos elementos siempre se combinan entre sí en proporciones de números enteros pequeños. Buscando una interpretación a este fenómeno, Dalton comenzó a bosquejar los principios de su teoría atómica con las siguientes premisas:
Los elementos químicos están formados por átomos, que son partículas materiales separadas e indestructibles.
Los átomos de un mismo elemento son iguales, tanto en masa como en sus demás características.
Dos elementos químicos distintos tienen átomos que difieren tanto en la masa como en sus propiedades.
Los diferentes compuestos se forman por la unión de átomos de los diferentes elementos y guardan una relación numérica sencilla.
Los átomos imaginados por Dalton eran indestructibles, igual que los átomos de la filosofía griega. Pero Dalton añadía la idea de que cada elemento químico tenía átomos diferentes, mientras que los griegos suponían que todos los átomos estaban hechos de la misma materia y únicamente se diferenciaban en su forma y tamaño.
Para la mayor parte de los químicos la teoría atómica constituía un marco de trabajo evidente y natural y era una hipótesis de trabajo útil. Pero no fue aceptada como una realidad por todos los científicos hasta finales del siglo XIX, debido fundamentalmente al éxito predictivo y explicativo de las Ciencias Físicas que utilizaban los métodos continuos del Análisis Matemático y estudiaban los fenómenos físicos como procesos de flujo y almacenamiento de energías. Los métodos continuos de la física no cuadraban con el estudio de una naturaleza discretizada.
Los físicos preferían recurrir a la energía para explicar cualquier efecto, estático o dinámico, que se pudiera producir en la naturaleza y deseaban apoyarse en ninguna visión atomista de la naturaleza aludiendo a la imposibilidad de visualizarlos y no poder conocer lo que sucedía entre ellos, salvo por las manifestaciones energéticas globales de la materia. Por su parte los químicos y algunos físicos creían toda la materia estaba formada por átomos y que era necesaria una teoría atómica científica para estudiar la materia.
La Termodinámica era la ciencia modelo para los filósofos y para la mayor parte de los físicos y científicos positivistas, que admiraban su estructura de teoría abstracta, desarrollada a partir de dos únicos principios fundamentales que generalizaban hechos comprobados experimentalmente y expresados mediante los conceptos de energía y entropía y no a partir de la realidad atómica de la materia.
Desde el punto de vista de la Termodinámica, la energía era una realidad más esencial que la materia formada por los átomos y moléculas de los químicos tradicionales. Los principios y los métodos del positivismo fueron asumidos, justificados y defendidos por los energetistas. Entre los químicos la corriente estaba encabezada por W. Ostwald (1853−1932) en Alemania y por P. Duhem (1861-1916) en Francia. Personajes que, además de hacer valiosas contribuciones a la Química Física, tuvieron tiempo para dedicarse a polémicas y discusiones filosóficas.
Una de las polémicas más sonadas entre energetistas y atomistas fue la que mantuvieron W. Ostwald (1853-1932) y L. Boltzmann (1844-1906), que tuvo lugar en la Asamblea de Científicos de Lübeck de 1895. Las explicaciones de Boltzmann a favor de la naturaleza atómica de la materia fueron contundentes y rebatieron los argumentos energetistas de Ostwald.
El físico A. Sommerfeld (1868-1951), que asistió al debate, escribió que fue una lucha tan dura como la que se puede dar entre el toro y el torero en una corrida. Pero el toro venció al matador y Boltzmann resultó vencedor y Sommerfeld dijo que el triunfo de Boltzmann fue aplaudido por los científicos más jóvenes, poniendo de manifiesto que el relevo generacional se decantaba por el atomismo.