Еще одним важным шагом к разгадке химической природы газов явились исследования шотландского ученого Джозефа Блэка — одного из выдающихся химиков XVIII в. Своим экспериментаторским искусством Джозеф Блэк поражал многих современников. В 1762 г. он обнаружил существование скрытой теплоты плавления твердых веществ. Основными объектами химических исследований Дж. Блэка в 1754–1757 гг. были щелочи, гидроксиды магния и кальция, а также карбонаты щелочных металлов, магния и кальция. Первоначально ему удалось установить различие между карбонатом и оксидом магния. Несмотря на то что при взаимодействии с кислотами они образовывали одни и те же соли, только реакция с MgCO₃ сопровождалась выделением пузырьков газа.

^{Джозеф Блэк (1728–1799)} 

Дж. Блэк серьезно подошел к изучению газов, которые выделялись при действии кислот на карбонаты магния и кальция. Он признал, что выделяющийся газ является составной частью магнезита, известняка и поташа. Блэк установил, что карбонат кальция при нагревании разлагается с образованием извести (оксида кальция). Выделившийся при этом газ можно вновь соединить с CaO и получить CaCO₃. Этот газ (CO₂) был идентичен открытому Ван Гельмонтом «лесному газу», но Блэк предложил ему другое название — «связанный воздух». Изучая химические реакции, протекающие при прокаливании MgCO₃, CaCO₃ и их взаимодействии с кислотами, Блэк использовал методы количественных измерений. Например, он установил, что при прокаливании 12 массовых частей магнезита дают всего лишь 5 массовых частей жженой магнезии.

Полученные Блэком результаты изучения карбонатов и «связанного воздуха» были встречены научной общественностью весьма неоднозначно. Одни ученые высказывались восторженно, в то время как другие демонстрировали свое отрицательное отношение к новым экспериментальным фактам. Наиболее активно против результатов Дж. Блэка высказывался немецкий химик и аптекарь Иоганн Фридрих Мейер.

Открытие Блэка имело большое значение в силу ряда причин. Во-первых, было показано, что CO₂ может образоваться как при разложении минералов, так и при горении древесины, и таким образом была установлена связь между живой и неживой природой. Во-вторых, Блэк доказал, что газообразные вещества не только выделяются твердыми телами и жидкостями, но и могут вступать с ними в химические реакции. Результаты экспериментов Блэка сделали газы менее загадочными. Он установил, что если оксид кальция оставить на воздухе, то он медленно превращается в CaCO₃. Исходя из этого факта, Блэк пришел к правильному заключению, что в атмосфере содержится небольшое количество CO₂. Это было первое четко экспериментально установленное указание на то, что воздух является смесью веществ и, следовательно, вопреки представлениям древних греков не может быть элементом в определении Аристотеля.

Изучая свойства CO₂, Блэк обнаружил, что этот газ не поддерживает горения и дыхания.

Более удивительным для Блэка было то, что воздух, который оставался после удаления образовавшегося при горении свечи в замкнутом сосуде CO₂, также не поддерживал горения.

Блэк предложил изучить эту проблему одному из своих учеников — шотландскому химику Даниэлю Резерфорду. Резерфорд осуществил серию последовательных опытов: в замкнутом сосуде он держал мышь, пока она не погибла, затем в том же сосуде он держал горящую свечу, пока она не погасла. Оставшийся в сосуде кислород был израсходован на горение фосфора. Далее воздух из сосуда был пропущен через избыток раствора щелочи для поглощения всего CO₂. Газ, оставшийся после поглощения CO₂, не поддерживал горения и дыхания: свеча в нем гасла, а мышь задыхалась. Результаты этого опыта Резерфорд обнародовал в 1772 г. Будучи убежденными сторонниками теории флогистона, Резерфорд и Блэк использовали ее основные положения для объяснения полученных результатов. Согласно их объяснениям, воздух, из которого удалили углекислый газ, содержал чрезвычайно много флогистона и больше не мог его принять. Поэтому в нем не горели ни свеча, ни фосфор. Выделенный им газ Резерфорд назвал «флогистированным воздухом». Сегодня этот газ в русском химическом языке называется азотом; его название в других европейских языках происходит от латинского слова nitrogenium — «рождающий селитру».

^{Даниэль Резерфорд (1749–1819)}