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Lothar Meyer nació en Varel, Oldenburgo, en 1830. Hijo del médico Friedrich August Meyer y de Anna Biermann. Cursó sus estudios en las universidades de Zúrich, Würzburg, Heidelberg y Königsberg (hoy Kaliningrado). En 1867 fue catedrático de ciencias naturales en Eberswalde. Desde el año 1876 fue profesor de química en la Universidad de Tubinga (Eberhard Karls Universität Tübingen).
En un artículo publicado en 1870 presentó su descubrimiento de la ley periódica que afirma que las propiedades de los elementos son funciones periódicas de su masa atómica.
En su obra Teorías modernas de la química y su significado para la estática química, compilada según la reforma de los pesos atómicos de Cannizzaro, estableció una tabla de los elementos dispuestos según el peso atómico creciente, semejante a la de D. I. Mendeleiev, e hizo notar que los elementos que poseen propiedades químicas similares vienen a caer en las mismas columnas verticales. Esta periodicidad de las propiedades de los elementos en función de su peso atómico fue más tarde desarrollada y completada.
Publicado en Breslau en 1864, este texto constituye una importante puntualización de las maneras de ver de la época, que son expuestas y consideradas desde un mismo punto de vista crítico. Cuatro años antes, en 1860, en el Congreso de Karlsruhe, Cannizzaro había reivindicado la hipótesis de Avogadro, que había quedado ignorada u olvidada desde 1811. Meyer figuró entre los pocos que comprendieron la exactitud de aquellas ideas, y se convirtió en su vigoroso propugnador. En el libro expone la hipótesis de Avogadro y la discute ampliamente, poniéndola en la base de las demás leyes de la química.
Defensor del empleo de los pesos atómicos contra el de los equivalentes, después de haber mostrado con toda su importancia las opiniones de Gerhard sobre los compuestos orgánicos, Meyer expone su idea acerca de las relaciones numéricas entre estos pesos atómicos, y pone de relieve los contactos entre estas relaciones en algunas series de elementos que tienen analogía de comportamiento químico, y las existentes entre los pesos moleculares de algunas series orgánicas. La ultima parte de la obra puede considerarse como un precedente de la clasificación periódica que, independientemente de Mendeléiev, aunque de modo más imperfecto, fue enunciada por el propio Meyer en 1869.