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이 가설에 의하면 산화라고 하는 연소 현상은 플로지스톤의 방출에 의해서 일어나며, 이때 플로지스톤이 빠져나간 물질이 재나 찌꺼기로 남게 된다고 한다.

1669년 요한 요아힘 베커는 물질이 3종류의 흙을 포함하고 있다는 견해를 발표했는데, 이것들을 유리질·수은성·연소성이라고 했다. 그는 물질이 타면 연소성 흙(terra pinguis : 라틴어로 '살찐 흙'이라는 뜻)이 방출된다고 생각했고, 나무는 플로지스톤과 나무재가 결합한 것이라고 했으며, 게오르크 에른스트 슈탈은 18세기초에 이 가상적 물질을 플로지스톤(phlogiston : '연소하는'이라는 뜻의 그리스어에서 유래)이라고 이름붙였다.

슈탈은 철이 녹스는 것과 같은 공기 중에서의 금속의 부식도 연소의 한 형태이며, 따라서 금속이 금속재(금속의 산화물)로 바뀌면 플로지스톤이 빠져나간다고 생각했다. 그러므로 금속은 금속재와 플로지스톤으로 구성되어 있으며, 공기의 작용은 단지 방출된 플로지스톤을 가지고 가는 것일 뿐이라고 보았다.

이 이론에 대한 주된 반론은 유기물의 재는 원래의 것보다 무게가 덜 나가지만 금속재는 금속보다 더 무겁다는 것이었는데, 슈탈에게 이것은 별로 중요하지 않았다. 그는 플로지스톤을 실제 물질이기보다는 비물질적인 '원리'로 생각했던 것이다. 화학이 발전함에 따라 플로지스톤은 실제 물질로 생각되었고, 많은 학자들이 관찰된 무게 변화를 설명하기 위해 많은 노력을 했다. 아주 가볍고 가연성이 매우 큰 수소가 발견되었을 때, 어떤 사람들은 그것을 순수한 플로지스톤이라고 생각했다.

1770~90년에 앙투안 라부아지에는 플로지스톤 이론에 대해 의문을 품었다. 그는 주석·납·인·황이 산화나 환원(탈산화) 반응을 할 때 무게가 증가하거나 감소하는 것을 연구해 새로 발견된 원소인 산소가 늘 관여하고 있음을 보였다. 상당수의 화학자(특히 산소 발견자의 한 사람인 조지프 프리스틀리)는 어떤 형태로든 플로지스톤 이론을 지키려고 노력했지만, 1800년에는 거의 모든 화학자가 라부아지에의 산소 이론이 옳다는 것을 인정했다.