舍勒很早就对化学发生了兴趣，对于当时一些有名的化学书里的实验，他都重复做过。他进行了大量的实验研究，在实验研究中发现了许多新物质。17752月4日，舍勒当选为瑞典科学院院士。他当时仅在雪平担任一个药物商人。

舍勒的生命是短暂的，但他所取得的成果却相当多，他一生发现的新物质有30多种，这在当时是绝无仅有的。在舍勒一生的发现中，最为突出的贡献是发现氧气和氯气。

氧气的发现是在1773，舍勒分别通过硝酸钾、硝酸镁、碳酸银、碳酸汞、氧化汞等盐的热分解，以及软锰矿与浓硫酸的共热制得了氧气，并对氧气的性质进行了研究。舍勒把自己的研究成果汇集于《论空气和火的化学》一书中，但由于出版商的延误，此书1777才出版。而英国化学家普利斯特里于1774制得并研究了氧气后，很快就发表了论文。因此化学史上认为，舍勒和普利斯特里各自独立发现了氧气，他们都是氧气的发现者。1772舍勒曾研究氮气，他用硫黄与铁粉的混合物来吸收空气中的氧气而取得氮气，当时他称为“浊气”或“乏空气”。 他是第一个认为氮气是空气成分之一的人。

1774他对软锰矿做了多种试验，并确定它是一种新金属的氧化物，将这种金属定名为锰。为同J．G．甘恩由这种矿石中制得金属锰打下了基础。舍勒在研究软锰矿中，将盐酸加到这种矿石粉末中时，观察到有氯气析出，从而发现了这种气体元素。这项成果在他于1774送交瑞典科学院的一篇论文《关于锰及其性质》中有详细的论述。但因他相信燃素说，而称此气体为“脱燃素盐酸”，而没有认为它是一种元素。

他的第一篇论文是关于酒石酸的，发表于1770。接下来又得到焦酒石酸。在1774，他研究了二氧化锰，并且利用它制得了氯气。他制成了锰的许多化合物，例如：锰酸盐和高锰酸盐等。他还解释了玻璃的着色和脱色问题。在1775，他研究了砷酸的反应，在1776发表了关于水晶、矾石和石灰石的成分的论文，还从尿里第一次得到了尿酸。在1777他制得了硫化氢，并且观察到，银盐被光照射以后，可以变色。在1778他从钼矿里制成了钼酸。他分析了空气里所含氧的比例，并且多天都重复作了这样的分析。实际上，他在1778就知道空气里至少有两种元素。当时没有发表，所以现在化学史书上，把这项工作列在卡文迪许名下。1780他证明了牛奶的发酸，是因为产生了一种乳酸，乳酸被硝酸氧化之后，得到粘液酸。

在1781他发现了白钨矿，因为这是他首先发现的，所以化学上利用他的姓，名之为Scheelite。在1782他首先制成了乙醚，在1783他研究了甘油的特性。在差不多同时，他又研究了普鲁士蓝的特性和用法。记载了普鲁士酸（即氢氰酸）的性质、成分和化合物，当时他还不知道氢氰酸是一种很毒的物质。在他生命的最后几里，他研究了多种植物性酸类。例如：柠檬酸、苹果酸、草酸和五倍子酸等等的成分。

舍勒经常处于穷困之中，大量的实验工作是用简陋的仪器在寒冷的实验室中进行的。他还经常在夜里工作，这大大损害了他的健康，得了哮喘病，使他在17865月21日过早地病故了，终仅44岁。

舍勒的很多实验研究成果，生前没有发表。直到1942，纪念舍勒诞生200周的时候，他的全部实验记录经重新整理之后，才正式发表，共有8卷之多。瑞典科学院为了纪念舍勒，铸造了一座铜像，矗立在斯德哥尔摩的广场上。

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