的確，這些早期的分類工作還極不完善，有許多漏洞和錯誤的地方。但是，他們正在一步步地向真理逼近，為元素周期律的發現奠定了基礎。
尋找規律
就在同一時代，在彼得堡，也有一位年青的化學家為此絞盡腦汁，他就是德米特裏·伊凡諾維奇·門捷列夫。
門捷列夫1834年出生在俄國西伯利亞的托波爾斯克，他的父親是一位中學校長，他是家中的第14個孩子。在他剛幾個月時，他父親就雙目失明，失去工作。他的母親照料著一個大家庭，還管理著一個玻璃工廠。為了送門捷列夫上大學，母親幾乎變賣了全部財產，陪他一同到彼得堡。就在門捷列夫獲準進入彼得堡師範學院時，他的母親去世了。這位性格堅毅的母親給了門捷列夫很大影響。
還在大學時代，門捷列夫就表現出不尋常的才智。大學畢業後，他先後在中學、大學任教，23歲時就擔任了彼得堡大學的副教授。在完成對巴庫油田的考察後，為了研究溶質和溶劑作用，他曾對283種物質逐個進行了分析測定，並且重新測定了一些元素的原子量，積累了豐富的元素知識。他還在德國、法國、比利時的一些化工廠考察過，大大開闊了眼界。
1867年，彼得堡大學聘請這位33歲的化學家擔任教授，講授無機化學課。
門捷列夫認真準備著講稿，他發現，這門學科的俄語教材已經很陳舊了，外文教材也不適應要求，迫切需要一本能夠反映無機化學最新進展的教科書。他開始編寫《化學原理》的教科書。
每天清晨，一位速記員來到他的辦公室，由門捷列夫口授，速記員整理。他很快寫完了化學基本原理這一冊。第二冊接著該介紹元素和它們的化學性質了。
這些元素究竟該按照什麼順序排列呢?門捷列夫的寫作停下來了。
是啊，當時還沒有一個公認的元素分類法，大學教授們在講授元素時都是按照自己認為最方便的順序講起。氧這種元素在自然界分布最廣泛了，許多人都從氧講起；也有人從氫講起，因為氫是所有元素中最輕的；也有人從鐵講起，因為鐵的用處最大；也有人從金講起，因為這是元素中最貴重的……
大多數教授對此司空見慣，並不在意。反正元素之間沒有任何秩序，從哪兒講起不一樣啊?
可是，門捷列夫卻不滿足於這樣做。他與一些化學家一樣，早就發現某些元素之間存在著極大的相似性。像鋰、鈉、鉀，它們都是金屬，化學性質都很活潑，能和水激烈反應，放出氫氣。又如氟、氯、溴、碘等鹵素，鈣、鍶、鋇等堿土金屬之間也都很相似……門捷列夫認為，這些現象決不是偶然的，一定有著一個一般規律在支配著這些元素，既決定了這些元素相似的地方，又決定了它們的區別。他決心要尋出這種規律來，讓元素之間的關係變得簡單明了。
發現元素周期表
“安東，到實驗室去找幾張厚紙來。”門捷列夫對仆人說。
安東走出門，莫名其妙的聳聳肩膀，很快拿來一卷厚紙。
門捷列夫把這些厚紙都打上格子。剪成了一個個長方形卡片，他要做什麼呢?他正在籌劃進行一個重要的試驗。
門捷列夫在每一張卡片上寫上元素的名稱、原子量、化合物的化學式和主要的性質，一種元素一張卡片，就好像元素的戶籍冊一樣。63張卡片全填好了，現在可以利用這些卡片對元素進行分類排隊了。
門捷列夫皺著眉頭思考著，每一種元素都有幾十種性質，究竟是哪一種性質決定元素的規律呢?是元素的顏色嗎?不是。固體的碘是紫黑色的，可是一加熱，卻變成了紫色的蒸氣，磷有紅磷，還有白磷……元素的顏色是隨著外界條件的改變而改變的。
是元素的化合價嗎?也不是。元素在生成不同化合物時化合價也不一樣。如鐵和硫生成硫化亞鐵時是正二價，但是和氯生成氯化鐵時卻變成了正三價。
元素的比重、沸點、硬度、導電性、磁性等也都是隨著外界條件變化而變化的。
門捷列夫把目光盯在了原子量上。每一種元素都有它獨有的原子量，不管物質是冷的還是熱的，不管是紅色變種還是白色變種，也不管它和另一種元素生成什麼新的化合物，原子量總是不變的，它就好像是元素的身份證。元素的性質應當由這個基本的特征來決定。
門捷列夫想到這一點，但那還隻是一個模模糊糊的線索，是不是這樣，還要靠事實來驗證。
門捷列夫開始擺弄起他的63張紙牌來。
他先按照德貝萊納那樣，把卡片分在三個一組，按原子量大小排列，但是毫無結果。他又打亂了重新排列，一遍又一遍……當他按照原子量的大小把性質相似的元素排成一橫行，依次一排排排下去時，驚人的事情出現了，原來雜亂無章的元素，現在關係變得清楚了：
從橫行來看，一行元素隨原子量增加性質越變越活潑。如鋰、鈉、鉀、銣、銫：鋰最輕，也最安靜，放到水裏隻發出絲絲的聲音，不像這一排的其他元素會著火；鉀呢，比鈉還要活潑，銣更加活潑；而排在最後的銫，在空氣中一秒鍾也不能呆，自己就會燃燒起來。
從豎行看，排在一行的元素性質隨著原子量變化有規律地變化著，每隔7個元素又重複著上個周期元素的性質，以原子價變化為例：
元素：鋰鈹硼碳氮氧氟原子價：+1+2+3+4-4+5-3-2-1元素：鈉鎂鋁矽磷硫氯原子價：+1+2+3+4-4+5-3-2-1就像在操場上玩耍的一群穿著紅紅綠綠衣服的孩子，原來看不出規律，現在讓他們按照個子高矮排成一行行，結果發現每一豎行小孩的衣服顏色都是按紅橙黃綠青藍紫變化的，而每一個橫行衣服雖基本都是一個顏色，卻越變越深，如從粉到深粉到紅到深紅……
門捷列夫萬分激動，他找到了這個規律，那就是元素的性質和它們的原子量之間有周期性的關係。
不過，且慢，這支“隊伍”並不是那樣聽話的，總有一些“調皮鬼”不遵守紀律，隻要有一個元素不符合，這個規律就還不能算成立。
門捷列夫仿佛著了魔，無論白天還是黑夜，在講台上還是在實驗室裏，在家中還是在大街上，他都在想著他的元素係統，不時又跑到實驗室，對每一處有疑問的地方作實驗，驗證著他的想法……
1869年2月底，門捷列夫的第一個元素周期表排出來了。3月6日，他應邀到俄羅斯化學會上報告他的發現，可是就在會議前夕，他突然病倒了。最後隻好由他的朋友舒托金代他宣讀了他的論文，報告了他的偉大發現：1按照原子量大小排列起來的元素，性質呈現明顯的周期性；2原子量的大小決定元素的性質；3可以預測未知元素的發現；4知道某元素的同類元素後，可以修正該元素的原子量。
兩年後，門捷列夫又修改了原來的周期表，把豎排的表格改為橫排，突出了元素的周期性和族的規律性，並劃分了主族和副族，這樣元素的係統性就更清楚了。這個周期表已基本具備了現代周期表的形式。
在門捷列夫發現周期律的同時，我們前麵提到了那位德國科學家邁爾也獲得了突破性進展，獨立地發現了周期律。他修改了他的元素體係，於1869年製作了元素周期表，明確指出元素性質是原子量周期的函數。與門捷列夫的第一個表相比，邁爾對族的劃分更加完美。
他們兩人同時發現了周期律，也正說明了周期律發現的客觀條件已經成熟了。
門捷列夫的預言
你也許會想，把元素按照它們的原子量大小一個挨著一個寫下去，周期律就自動顯示出來了，這是多麼簡單的事情啊，怎麼會有那麼多科學家沒能一下成功呢?
問題遠不是你想像得這樣簡單，沒有廣博的化學元素的知識，沒有豐富的想像力，沒有正確理論的指導，是不可能發現元素周期律的。
當時，有兩大難題擺在人們麵前：一是許多化學元素還沒有被發現，我們今天知道的化學元素有110個，當時隻發現了69個，就好比排隊時，許多隊員都溜走了，你怎麼知道該在哪兒給他們留下位置呢?
第二個難題是當時許多元素的原子量測定得不準確，是錯的。作為排隊依據的原子量本身就有錯，排出的隊怎麼可能正確呢?既然不是真正按元素原子量大小排的隊，那麼元素變化的周期性當然也就被打亂了。
邁爾就是被這兩個問題給難倒了。他沒有給未知元素留下空位置，當原子量與他的理論矛盾時，他隻好拋棄了按原子量大小排隊的原則，把元素的位置任意顛倒，結果元素性質變化還是不能很好符合他的八音律，因此，人們一下就抓住了他的把柄，把他給問倒了。
隻有門捷列夫巧妙地解決了這些難題。
他大膽地修正了一些元素的原子量。
如按當時原子量的大小，鈹應當排在碳和氮之間，可是這樣一來，元素化合價有規律的變化就給破壞了。門捷列夫觀察了鈹以後的元素，排列都很有規律，又查看了前邊的元素，發現了一個漏洞，鋰和硼之間原子量相差較大，好像缺少了一個元素，而碳和氮之間原子量相差很小，鈹夾在中間好像多了一個元素。如果把鈹移到鋰和硼之間，化合價立即變成有規律的變化了，可是原子量由小到大的排列順序卻給破壞了。可能性隻有兩種，或是鈹的原子量測錯了，或是元素的規律性變化不是由原子量決定的。
根據鋰和硼的原子量大小，他毅然抹掉了鈹的原子量是135這個數字，工整地寫下了9，然後跑到實驗室重新測定鈹的原子量。果然鈹的原子量是9而不是135，是前人把鈹的原子量測錯了。