Ensimmäisen kerran hän julkaisi Määrällisten suhteiden lain (tai Law of Definite Proportions eli Law of Constant Composition) vuonna 1794.
Tarkkojen suhteiden laki
Tarkkojen suhteiden laki on yksi modernin kemian perustavanlaatuisista havainnoista, ja sen mukaan puhtaassa yhdisteessä alkuaineet yhdistyvät tietyissä suhteissa toisiinsa nähden.
Vastaava toteamus on vakiosuhdelaki, jonka mukaan tietyn kemiallisen yhdisteen kaikilla näytteillä on sama alkuaineiden koostumus.
Esimerkiksi happi muodostaa 8/9 minkä tahansa puhtaan veden näytteen massasta, kun taas vety muodostaa loput 1/9 massasta.
Yhdessä moninkertaisten suhteiden lain kanssa tämä muodostaa stökiometrian perustan.
Tämän havainnon teki ensimmäisenä ranskalainen kemisti Joseph Proust useiden vuosina 1797-1804 tehtyjen kokeiden perusteella. Useimmissa näistä kokeista Proust reagoi useiden alkuaineiden kanssa hapen kanssa ja havaitsi, että reaktiotuotteen happipitoisuus pysyi aina yhdessä tai kahdessa arvossa sen sijaan, että sillä olisi ollut laaja valikoima mahdollisia arvoja. Proust esimerkiksi mittasi, että raudan ja hapen tuote saattoi sisältää 27 % happea tai 48 % happea, mutta ei välikoostumusta, tai että kuparin ja hapen tuote saattoi sisältää 18 % happea tai 25 % happea, mutta ei välikoostumusta.
Tällaisten havaintojen perusteella Proust teki vuonna 1797 tämänkaltaisia lausuntoja:
Johtopäätöksenä päätän näistä kokeista sen periaatteen, jonka olen vahvistanut tämän muistion alussa, nimittäin sen, että rauta, kuten monet muutkin metallit, on sen luonnonlain alainen, joka vallitsee jokaisessa todellisessa yhdistymisessä, eli että se yhdistyy kahden vakiosuhteen hapen kanssa. Tässä suhteessa se ei eroa tinasta, elohopeasta ja lyijystä, sanalla sanoen lähes kaikista tunnetuista palavista aineista.
Nykyaikaisen kemistin mielestä määrättyjen mittasuhteiden laki saattaa tuntua triviaalilta, kemiallisen yhdisteen määritelmään sisältyvältä, mutta näin ei ollut 1700-luvun lopulla, jolloin kemiallisen yhdisteen käsite ei ollut vielä täysin kehittynyt. Itse asiassa, kun se esitettiin ensimmäisen kerran, se oli kiistanalainen väite, jota vastustivat muut kemistit, erityisesti Proustin ranskalainen kollega Claude Louis Berthollet, joka väitti, että alkuaineet voivat yhdistyä missä tahansa suhteessa. Juuri tämän keskustelun olemassaolo osoittaa, että tuohon aikaan puhtaiden kemiallisten yhdisteiden ja seosten välinen ero ei ollut vielä täysin kehittynyt.
Tarkkojen mittasuhteiden laki vaikutti osaltaan John Daltonin vuodesta 1803 alkaen edistämään atomiteoriaan, jossa selitettiin aineen koostuvan erillisistä atomeista, että kullakin alkuaineella oli yksi atomityyppi ja että yhdisteet muodostuivat erityyppisten atomien yhdistelmistä kiinteissä suhteissa.
Voidaan huomata, että vaikka se on erittäin hyödyllinen nykyaikaisen kemian perustana, määrättyjen mittasuhteiden laki ei ole yleispätevä.On olemassa ei-tokiometrisiä yhdisteitä, joiden alkuaineiden koostumus voi vaihdella näytteestä toiseen. Esimerkkinä voidaan mainita rautaoksidi wüstiitti, jossa voi olla 0,83-0,95 rauta-atomia jokaista happiatomia kohden ja joka näin ollen voi sisältää 23-25 prosenttia happea. Proustin mittaukset eivät yleensä olleet riittävän tarkkoja tällaisten vaihteluiden havaitsemiseksi.