300多年前，科学家们就发现了元素，并对元素下了科学的定义，到19世纪，科学家们已经发现了60多种元素。同时，许多科学家还希望找到这些元素之间的关系，探索元素之间的规律，以揭开元素的诸多谜团。
1869年2月17日，俄国科学家门捷列夫发现了科学家们翘首以待的元素周期律，引起了科学界的轰动，这一伟大的发现是继原子—分子论之后，近代化学史上的又一座光彩夺目的里程碑，它所蕴藏的丰富内涵,对以后整个化学和自然科学的发展都具有普遍的指导意义。
1834年2月7日，门捷列夫出生在俄国西伯利亚的托波尔斯克市。门捷列夫自幼喜好数学、物理、历史等课程，他热爱大自然，收集过不少岩石、花卉和昆虫标本，对科学产生了浓厚的兴趣。1847年，门捷列夫进入彼得堡高等师范学校物理数学系学习。大学期间，他对物理、数学、技术、经济学、哲学、艺术等学科尤为爱好，这拓展了门捷列夫的想象力。
从1862年起，他对283种物质逐个进行分析测定，这使他对许多物质和元素的性质有了更直观的认识。他重新测定一些元素的原子量，因而对元素的基本特征有了深刻的了解。在他进行的元素分类时，他坚信元素原子量是元素的基本特征，并发现性质相似的元素，它们的原子量并不相近。相反，一些性质不同的元素，它们的原子量反而相差较小。他紧紧抓住原子量与元素性质之间的关系作为突破口，反复测试和不断思索。于是，门捷列夫做了许多卡片，把每一种元素的名称、原子量、化合物、和他的主要特征都分别写在了每一张卡片上。这种卡片就是被后人称为的“元素牌阵”。
门捷列夫经常用这些卡片摆牌阵，他一会儿分成3张一排，一会儿分成5张一排，每摆一种形式他都停下来思考一阵，看看这种排列是否有什么规律。1869年2月的一天，他又摆起了牌阵，突然，眼前的一张张地卡片按着一定的规律排列着，在每一行的中间，元素的性质按着原子量的逐渐增大而减弱。他跳了起来，大脑里显现出元素的排列规律：元素随着原子量的变化而周期性的变化，元素的性质每隔7个元素就周期的重复一次。他还根据这个规律推测出当时还没有发现的，被他称为“埃卡硼”、“埃卡铝”、“埃卡硅”等几种元素及其特性。
门捷列夫的发现具有十分重大的意义，但还没有引起当时科学界的注意，直到1875年，新元素镓的发现（化学性质很像铝，门捷列夫根据元素周期律准确地推断出镓的原子量和比重，这就是几年前他预言的埃卡铝），才引起了全世界的震惊。
随着周期律被承认，门捷列夫成为闻名于世的卓越化学家。各国的科学院、学会、大学纷纷授予他荣誉称号、名誉学位以及金质奖章。具有讽刺意义的是，在封建王朝的俄国，科学院在推选院士时，竟以门捷列夫性格高傲为由，把他排斥在外。后来，门捷列夫不断被选为各国的名誉会员，彼得堡科学院才被迫推选他为院士，但门捷列夫拒绝加入科学院，从而出现俄国最伟大的化学家反倒不是俄国科学院成员的怪事。
20世纪以来，随着科学技术的发展，人们对于原子的结构有了更深刻的认识。人们发现，引起元素性质周期性变化的本质原因不是相对原子质量的递增，而是核电荷数（原子序数）的递增，也就是核外电子排布的周期性变化。后来，科学家又对元素周期表作了许多改进，如增加了0族等，把元素周期表修正为现在的形式。
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