Habiendo dispuesto su aparato de este modo, Lavoisier calentó la retorta que contenía el mercurio durante un período de doce días a una temperatura cercana al punto de ebullición del mercurio.
El mercurio se cubrió con una cantidad de pequeñas escamas rojas; es decir, se oxidó o se convirtió en una tierra. Esta sustancia es el mismo óxido de mercurio que ya se ha mencionado (ejemplo 3).
Transcurridos los doce días, el aparato se dejó enfriar, y entonces se observó que el volumen de aire en el aparato había disminuido durante el tiempo del experimento. Este resultado estaba en exacta contradicción con la hipótesis de Stahl. De 50 pulgadas cúbicas de aire tomadas originalmente, solo quedaban 42.
El experimento de Lavoisier condujo a otros resultados igualmente importantes. El peso del aire tomado disminuyó tanto como aumentó el peso del mercurio al oxidarse; es decir, la porción del aire no fue destruida, sino que simplemente se combinó con el mercurio.
Esta porción del aire puede separarse nuevamente del óxido de mercurio y tiene, como vimos (ejemplo 3), propiedades diferentes de las del aire. Se llama «oxígeno».
Esa porción del aire que permaneció en el aparato y no se combinó con el mercurio no oxida los metales, y no puede mantener ni la combustión ni la respiración, de modo que una vela encendida se apaga inmediatamente si se sumerge en el gas que queda en la campana.
«Se apaga en el gas residual como si hubiera sido sumergido en agua», escribe Lavoisier en sus memorias.
Este gas se llama «nitrógeno».
Así, el aire no es una sustancia simple, sino que consta de dos gases, oxígeno y nitrógeno, y por lo tanto la opinión de que el aire es una sustancia elemental es errónea.
El oxígeno del aire se absorbe en la combustión y en la oxidación de los metales, y las tierras producidas por la oxidación de los metales son sustancias compuestas de oxígeno y un metal.
Al mezclar el oxígeno con el nitrógeno se vuelve a formar el mismo aire que se tomó originalmente.
También se ha demostrado mediante experimentos directos que, al reducir un óxido con carbono, el oxígeno contenido en el óxido se transfiere al carbono y da el mismo gas que se obtiene por la combustión del carbono en el aire.
Por lo tanto, este gas es un compuesto de carbono y oxígeno, del mismo modo que los óxidos térreos están compuestos de metales y oxígeno.
Los numerosos ejemplos de la formación y descomposición de sustancias que encontramos nos convienen de que la mayoría de las sustancias con las que tratamos son compuestos formados por varias otras sustancias. Calentando tiza (o bien carbonato de cobre, como en el segundo ejemplo) obtenemos cal y el mismo gas ácido carbónico que se produce por la combustión del carbono. Al poner la cal en contacto con este gas y agua, a la temperatura ordinaria, obtenemos de nuevo el compuesto, carbonato de cal, o tiza.