第二天，剛剛配完藥，舍勒就滿懷熱情地檢驗起自己的新想法來。
他翻閱了自己開始研究火焰和燃燒以來在實驗簿上寫下的所有記錄，又重做了其中幾種實驗。隨後，他就對燒瓶中任何一種物質燃燒後所剩下的空氣特別專心地研究起來。
這種空氣似乎是死的，完全無用的。
無論什麽東西，也不願意在這種空氣裏燃燒。蠟燭會滅，好像有個隱身人把它吹滅了似的；燒紅的炭會冷卻；燃著的細劈柴會立即熄掉，好像叫水澆了一樣；甚至易於燃燒的磷，到了這種空氣裏也不肯著火。有幾隻老鼠，被舍勒關到充滿了這種死空氣的罐裏，立刻窒息而死。然而這種死空氣也是透明、無色、無臭、無味，和普通空氣一樣。
現在舍勒可完全明白了，原來從四麵八方圍繞著我們的普通空氣絕對不是什麽元素，不是人們自古以來所想象的那樣。空氣不是單質，而是由兩種截然不同的成分混合而成的東西。兩種成分裏麵，有一種能助燃，但在燃燒中會不知去向；另一種比較多，卻對火不起作用，往往在易燃物質燃燒以後毫無損失地保留下來。假如空氣裏隻含有它這一種東西的話，世界上無論什麽時候也不會出現一個小火花了！
舍勒更感興趣的，當然不是空氣中那“死”的部分，而是它那“活”的部分，會在燃燒中不知去向的部分。
他想：“難道不能設法得到不摻‘無用空氣’的純淨的這部分空氣嗎？”
他知道這是有辦法得到的。
他想起曾經不止一次觀察到坩堝裏要是有製黑火藥的原料——硝石，在熔化著，那麽，煙炱的細末飛過坩堝上空時，就會出人意料地突然著火。
現在他就自問，這些細末為什麽來到沸騰的硝石上麵時，才那麽容易著火，是不是因為從硝石裏冒出的氣體，正是空氣中能夠助燃的那一部分呢？
於是舍勒在一段時期裏，放下了一切別的實驗而專心研究硝石。他熔化硝石，把硝石跟濃硫酸一起放在火上蒸餾，後來又不用硫酸單獨對硝石進行蒸餾，把硝石跟硫放在一起搗碎，又跟炭一起搗碎。藥店東家一麵提心吊膽地斜著眼睛看他忙碌，一麵思忖：“這小夥子不會在哪一天讓我這間鋪麵，同他一道飛入空中吧？從硝石到火藥本來就隔不多遠哪！”
可是事態的發展完全出乎東家的意料。
有一次，藥店東家正在向一位好挑剔的顧客誇說自己店裏的芥子膏質量如何如何好，舍勒卻從實驗室衝出來，搖著一隻空瓶子喊道：
“火焰空氣！火焰空氣！”
“天哪！出了什麽事啦？”東家也喊起來。
東家知道舍勒平日一向很冷靜。現在這樣激動，一定是出了什麽禍事了。
“火焰空氣，”舍勒拍著空瓶又說了一遍，“走吧，看看這件地道的怪事去。”
他把驚奇的東家和顧客一道拉進了實驗室。拿把勺子從爐子裏舀出了幾塊快要熄滅的煤炭，然後移開手中瓶子的蓋把炭扔進去。
那幾塊炭立即一齊迸發出強烈的白色火焰來。
“火焰空氣！”舍勒揚揚得意地解釋說。
東家和顧客都不作聲，莫名其妙地對看著。舍勒找來了一根細劈柴，點著以後，立刻吹熄，然後把它塞進另一隻盛著“火焰空氣”的瓶子裏。
這一次，那幾乎已經熄滅了的火，又明晃晃地燃燒起來。
“這是什麽魔術啊？”莫名其妙的顧客含含糊糊地說，幾乎不相信自己的眼睛，“瓶裏不是空的嗎？”
舍勒想了想，解釋道：“瓶裏有氣體，有‘火焰空氣’，是蒸餾硝石得來的。在我們周圍的普通空氣中，這種氣體隻占1/5的體積。”
顧客眨眨眼睛，一點也不懂。
東家莊重地說：“原諒我，舍勒，你好像在完全瞎扯。誰相信空氣裏除了空氣本身以外，還有什麽別的呢？難道我們誰還不知道空氣到處都是一樣的嗎？不過，你用細劈柴做的實驗，確實很好玩。能再做一次看看嗎？”
舍勒毫無困難地又一次使將滅的細劈柴突然發出強烈的火光，可還是不能使東家相信他的解釋。人們已經形成了習慣，把空氣認作單一而不變的四大元素(5)之一，要想一下子叫他們改變觀念是困難的。
說實在的，舍勒查出空氣是由“無用空氣”和“火焰空氣”兩種截然不同的氣體組成的，連他自己也覺得奇怪哩。
其實對這件事大可不必懷疑了。舍勒現在已經親手用一份“硝石氣”和四份“無用空氣”，人工地配成了普通的空氣。在這樣配製成的空氣裏，蠟燭隻是不太耀眼地燃燒著，老鼠也平靜地呼吸著，就像待在圍繞我們的空氣裏一樣。做完了這些實驗，就不會懷疑空氣是由兩部分所組成的了。
舍勒很快就找到了製備純“火焰空氣”的最簡單方法——對硝石加熱。
他把幹硝石放進一個玻璃曲頸甑裏，然後把甑放在火爐上麵燒。硝石開始熔化了，他就在甑頸上縛上一個擠得很幹的空的牛尿泡。牛尿泡一點一點脹大——從甑裏冒出的“火焰空氣”在慢慢地填滿它。接著，舍勒就用熟練的手法把牛尿泡裏的氣體移入玻璃缸、玻璃杯、燒瓶等容器內，以備需要時使用。
舍勒又找到了幾種別的方法來預備“火焰空氣”，例如用水銀的紅色氧化物來做原料。不過還是硝石加熱法比較經濟，所以舍勒在實驗中，多半還是采用這個方法。
這個新發現把他完全吸引住了。在這段時間，舍勒最大的快樂就是觀察各種物質在純“火焰空氣”中怎樣燃燒。各種物質在這種氣體裏燃燒得很快，所放出的光，也比在普通空氣裏明亮得多。而容器裏的“火焰空氣”本身卻要在燃燒中全部失掉，一點也不剩。
這種情形，當舍勒把磷放在盛滿了“火焰空氣”的密閉的燒瓶中燃燒時，看得特別清楚。
這時爆發的火焰，簡直亮得刺目。後來燒瓶冷卻了，舍勒拿起它，打算把它放進水裏，卻聽見一聲霹靂，震得他耳朵都要聾了，手裏的燒瓶同時也炸成碎片，四麵紛飛。
幸好他沒有受傷，同時還能保持鎮靜，立刻看出爆炸的真正原因，是全部“火焰空氣”都在燃燒中離開了燒瓶，使瓶裏出現真空。因此，燒瓶才被外麵的大氣壓力所壓碎，像空胡桃殼被鐵鉗夾碎一般。
舍勒第二次做這個實驗，就更加小心了。他選了一隻結實的燒瓶來盛磷。瓶壁很厚，完全經得住大氣的壓力。
到磷燒盡，瓶已冷卻的時候，舍勒把瓶口浸入水中，為的是觀察瓶內的“火焰空氣”還剩下多少，但瓶塞怎樣也拔不出來了。很明顯，瓶裏已經成了真空，因此，空氣就發揮驚人的力量把瓶塞壓在瓶頸內，壓得這樣緊，好像有人用鐵鉗鉗住了它似的。
他無法拔出塞子，就決定把它往瓶裏推，這卻立刻辦到了。塞子剛被推入瓶內，盆裏的水就自下而上湧入瓶中，把整個瓶子填滿。
這樣，他才確定“火焰空氣”會在燃燒中完全消失。舍勒又曾把鼻子湊到牛尿泡口上，吸進了純“火焰空氣”試試。可是沒有什麽特別的感覺，隻覺得是和平常一樣呼吸著。其實在“火焰空氣”中呼吸，當然比在普通空氣中更輕鬆。我們今天要把它拿來給重病之人及將死的人呼吸，就是這個道理。不過這種氣體，現在不叫“火焰空氣”了，它的名稱是氧。