为了确立道尔顿的原子学说，贝采利乌斯也加入了元素的原子量的计算工作。当他计算出了几乎全部元素的相对原子质量时，却发现科学界没有元素表示的统一标准，一旦付诸印刷，必然造成一团混乱。经过苦思冥想之后，他找到了最简洁的方法——用字母来表示元素。这就不需要专门的印刷铅字，而且既容易记也容易书写。
为了避免重复，如果需要再加第二个字母时，用来表示金属元素。例如，氢的拉丁文名称是hydrogenium，那么氢元素的符号就可以写成h。汞的拉丁文名称的第一个字母也是h（hydrargyrum），汞元素就可以写作hg。1813年，贝采利乌斯把新理论写成论文公布于众。由于这种符号十分方便，很快就被科学家接受了。一年后，包含了41种元素的原子量表发表了，1826年增加到50种元素。在比期间，他还首次发现了铈、 硒、等新元素。他所创立的元素符号体系，沿用至今。
此外，贝采利乌斯还提出了电化二元论，开创了对分子中各原子间相互关系的探索。他的著作《化学教程》、《电的化学作用和化学比例理论》等也被翻译成多国文字，流传世界各地。
贝采利乌斯在数十年如一日地工作和实验中，忘记了自己的年龄，直到56岁时才结婚。新娘是瑞典国务大臣24岁的女儿安娜·布郎克。尽管年龄相差很多，然而他们的婚姻很幸福。
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