元素周期律的发现是许多科学家共同努力的结果.
1789年,拉瓦锡出版的《化学大纲》中发表了人类历史上第一张《元素表》,在这张表中,他将当时已知的33种元素分四类.
1829年,德贝莱纳在对当时已知的54种元素进行了系统的分析研究之后,提出了元素的三元素组规则.他发现了几组元素,每组都有三个化学性质相似的成员.并且,在每组中,居中的元素的原子量,近似于两端元素原子量的平均值.
1850年,德国人培顿科弗宣布,性质相似的元素并不一定只有三个；性质相似的元素的原子量之差往往为8或8的倍数.
1862年,法国化学家尚古多创建了《螺旋图》,他创造性地将当时的62种元素,按各元素原子量的大小为序,标志着绕着圆柱一升的螺旋线上.他意外地发现,化学性质相似的元素,都出现在同一条母线上.
1863年,英国化学家欧德林发表了《原子量和元素符号表》,共列出49个元素,并留有9个空位.
上述各位科学家以及他们所做的研究,在一定程度上只能说是一个前期的准备,但是这些准备工作是不可缺少的.而俄国化学家门捷列夫、德国化学家迈尔和英国化学家纽兰兹在元素周期律的发现过程中起了决定性的作用.
1865年,纽兰兹正在独立地进行化学元素的分类研究,在研究中他发现了一个很有趣的现象.当元素按原子量递增的顺序排列起来时,每隔8个元素,元素的物理性质和化学性质就会重复出现.由此他将各种元素按着原子量递增的顺序排列起来,形成了若干族系的周期.纽兰兹称这一规律为“八音律”.这一正确的规律的发现非但没有被当时的科学界接受,反而使它的发现者纽兰兹受尽了非难和侮辱.直到后来,当人人已信服了门氏元素周期之后才警醒了,英国皇家学会对以往对纽兰兹不公正的态度进行了纠正.门捷列夫在元素周期的发现中可谓是中流砥柱,不可避免地,他在研究工作中亦接受了包括自己的老师在内的各个方面的不理解和压力.
门捷列夫生于1834年,10岁之前居住于西伯利亚,在一个政治流放者的指导下,学习科学知识并对其产生了极大兴趣.1847年,失去父亲的门捷列夫随母亲来到披得堡.1850年,进入中央师范学院学习,毕业后曾担任中学教师,后任彼得堡大学副教授.
1867年,担任教授的门捷列夫为了系统地讲好无机化学课程中,正在着手著述一本普通化学教科书《化学原理》.在著书过程中,他遇到一个难题,即用一种怎样的合乎逻辑的方式来组织当时已知的63种元素.
门捷列夫仔细研究了63种元素的物理性质和化学性质,又经过几次并不满意的开头之后,他想到了一个很好的方法对元素进行系统的分类.门捷列夫准备了许多类似扑克牌一样的卡片,将63种化学元素的名称及其原子量、氧化物、物理性质、化学性质等分别写在卡片上.门捷列夫用不同的方法去摆那些卡片,用以进行元素分类的试验.最初,他试图像德贝莱纳那样,将元素分分为三个一组,得到的结果并不理想.他又将非金属元素和金属元素分别摆在一起,使其分成两行,仍然未能成功.他用各种方法摆弄这些卡片,都未能实现最佳的分类.
1869年3月1日这一天,门捷列夫仍然在对着这些卡片苦苦思索.他先把常见的元素族按照原子量递增的顺序拼在一起,之后是那些不常见的元素,最后只剩下稀土元素没有全部“入座”,门捷列夫无奈地将它放在边上.从头至尾看一遍排出的“牌阵”,门捷列夫惊喜地发现,所有的已知元素都已按原子量递增的顺序排列起来,并且相似元素依一定的间隔出现.
第二天,门捷列夫将所得出的结果制成一张表,这是人类历史上第一张化学元素周期表.在这个表中,周期是纵行,族是横行.在门捷列夫的周期表中,他大胆地为尚待发现的元素留出了位置,并且在其关于周期表的发现的论文中指出：按着原子量由小到大的顺序排列各种元素,在原子量跳跃过大的地方会有新元素被发现,因此周期律可以预言尚待发现的元素.
事实上,德国化学家迈尔早在1864年就已发明了“六元素表”,此表已具备了化学元素周期表早几个月,迈尔又对“六元素表”进行了递减,提出了著名的《原子体积周期性图解》.该图解比门氏的第一张化学元素表定量化程度要强,因而比较精确.但是,迈尔未能对该图解进行系统说明,而该图解侧重于化学元素物理性质的体现.
1871年12月,门捷列夫在第一张元素周期表的基础上进行增益,发表了第二张表.在该表中,改竖排为横排,使用一族元素处于同一竖行中,更突出了元素性质的周期性.至此,化学元素周期律的发现工作已圆满完成.
客观上来说,迈尔和门捷列夫都曾独自发现了元素的周期律,但是由于门捷列夫对元素周期律的研究最为彻底,故而在化学界通常将周期律称为门捷列夫周期律.