Знання хімічної реактивності та властивостей можуть бути наближені як на макроскопічному, так і на мікроскопічному рівнях. Макроскопічно це передбачає те, що називається описовою хімією. Людина, яка вперше проводить хімічну реакцію, описує те, що сталося, як правило, з точки зору збалансованого рівняння, і перераховує властивості будь-яких нових речовин. Це дає можливість іншим вченим повторити експеримент, якщо вони бажають. Навіть якщо робота не буде проведена знову, описовий звіт дозволяє передбачити, що буде, якби його повторили.
Незадовго до початку ХХ століття були зроблені додаткові спостереження, які суперечили частинам атомної теорії Дальтона. Французький фізик Анрі Беккерель випадково виявив, що сполуки урану і торію випромінюють промені, які, як промені сонячного світла, могли затемнити фотоплівки. Хоча вони невидимі для людського ока, промені можна було легко виявити, оскільки вони виробляли видиме світло, коли вони вражали люмінофори, такі як нечистий сульфід цинку.
Наявність нейтронів в атомних ядрах пояснює виникнення ізотопів - зразків елемента, атоми якого містять різну кількість нейтронів і, отже, виявляють різні «нуклідні маси». Нуклідна маса - це маса «нукліду», де нуклід - термін, який використовується для будь-якого атома, ядерний склад якого (Кількість протонів і нейтронів) визначено.