Gay-Lussac na sua Memória sobre a combinação das substâncias gasosas propõe, com base nas suas observações experimentais, a lei que estabelece uma razão racional entre os volumes de espécies químicas no estado gasoso que se combinam. Por exemplo, 100 unidades de volume de oxigénio combinam-se com 200 unidades de volume de hidrogénio para formar 100 unidades de volume de vapor de água, isto é, um volume de oxigénio combina-se com o dobro do de hidrogénio. As proporções de todas as outras combinações químicas no estado gasoso são também de um para um ou de um para dois, ou de um para três, ou de dois para três, em suma, admitem sempre um valor racional.
Foi com base nesta descoberta experimental que Avogagdro apresentou, no seu artigo Uma forma de determinar as massas relativas das moléculas elementares dos corpos, e as proporções segundo as quais estas entram nas combinações, uma alteração à teoria das combinações de Dalton (o qual reintroduziu a teoria atómica de modo a explicar a lei das combinações de Proust). Segundo Dalton, as substâncias elementares combinar-se-iam átomo a átomo levando-o a propôr valores erróneos para os pesos atómicos. Por seu turno, Avogadro assumiu que mesmo as substâncias elementares poderiam ser constituídas por combinações de átomos em moléculas, aventando também a hipótese de que números iguais de moléculas de gases ocupam iguais volumes. Estas ideias permitiram a determinação de pesos atómicos mais exactos.
As descobertas de Gay-Lussac e as ideias de Avogadro foram rejeitadas pela comunidade científica de então. Um pouco mais tarde, desconhecendo o trabalho de Avogrado, o físico e matemático Ampère (cujo trabalho mais conhecido versa sobre electromagnetismo) sugere a agregação de moléculas em partículas obtendo uma explicação muito semelhante à de Avogrado. Encontra-se no texto Memória sobre a combinação das substâncias gasosas o excerto duma carta que Ampère dirigiu a Berthollet expondo as suas ideias sobre o assunto.
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