从18世纪中叶至19世纪中叶的一百年间，一系列的新元素接连不断地被发现。如19世纪的第一个十年中，新发现的元素就有14种。到19世纪中叶，化学元素已经知道63种。关于这些元素的理化性质，也积累得相当丰富。但是化学又像一个大迷宫--63种元素构成的化合物千千万万，五花八门，显得杂乱无章；关于各种元素与各种物质的性质繁杂纷乱，毫无头绪。
　　人们在思索，作为万物之本的元素到底有多少种?它们之间是彼此孤立的还是互相联系的，是毫无秩序的还是有内在规律的?元素之间的性质差别有没有规律?在这一百年间，不少科学家都在探索这个难题，为此作出过多次尝试。这其中，著名的有法国化学家拉瓦锡"四类元素分类法"，法国化学家德贝莱纳的"三元素族"，英国欧德林发表的"元素表"，法国尚古多提出的关于元素性质的"螺旋图"，德国迈尔发表的"六元素表"，英国纽兰兹关于元素性质的"八音律"，等等。这些科学家从不同角度描述了化学元素之间的相互关系，虽然没有找到其内在的规律，但他们一步步地逼近真理，为元素间的内在规律的发现开辟了道路。
　　然而，化学迷宫的探险家们在扑朔迷离的化学元素中摸索时，还要承受社会各方面的攻击，甚至受到来自化学权威的压制。1862年，尚古多提出元素性质有周期性重复出现的观点时，受到了巴黎科学院的冷落，拒绝接纳他的论文。1865年，纽兰兹发现"把当时已知的62种元素按原子量大小排序时从任意一个元素算到第八个元素，就和第一个元素性质相近"，这在英国受到了化学界的嘲笑。英国化学学会会长福斯德森教授当面质问纽兰兹："是否尝试把元素按字母顺序排列，这样可能得到更精彩的符合!"在俄国，年轻的门捷列夫一直潜心于探索把元素的原子量与其特性联系起来的内在规律。他的这项研究从一开始就受到知名学者甚至他的导师的反对。"俄罗斯化学之父"沃斯克列森基教授和化学界权威齐宁都嘲笑他不务正业，训斥他"到了于正事的时候"。更有甚者，有人讥笑门捷列夫对新元素的预言是在"研究鬼怪"，讽刺门捷列夫对新元素性质的预测"不是化学，而是魔术"，是"痴人说梦"。
　　一百年来，在众多科学家艰苦探索而得到的丰富资料的基础上，伟大的俄罗斯化学家门捷列夫经过20年的辛勤努力，在1869年2月17日这一天，完成了元素周期律的发现。这是化学史上永远值得纪念的日子。
　　在这一天，他计划编写《化学原理》碱金属之后的碱土金属。突然，脑子里闪现一个想法：难道不能以元素在原子量的差别为依据把所有的元素归纳到一个总系统中去吗?正是这个直觉的闪光为研究找到了正确的思路。他从卤素开始，按原于量递减的顺序，将氧族、氮族、碳族元素编制成一张表，使常见的不相似的元素组紧密相连而原子量尽量接近。这样他就将63个元素中的40多个元素编成了一个"上表"，一个"下表"。
　　为了方便、迅速、准确地把所有的元素都安插到已形成的元素总表中去，他的思维由平时爱玩的纸牌上得到启发，立即裁了几十张卡片，把各元素的符号与性质如原子量、化合价等写在卡片上(这就是后人称之为"化学牌阵")。他利用这63张卡片着手编制完整的元素总表。他把"化学牌阵"的编排过程和变动情况，都记录了下来，编成了从大到小按原子量递减的顺序排列的元素表草稿，即后人称为"草表"。
　　随后，门捷列夫在沙发上打了个吨儿，而大脑中仍在想那个"草表"。在睡梦中他仿佛看到一张按相反顺序排列的表，表中元素是按原子量递增顺序排列的。醒来后他马上写下了在梦中"看到"的那张表。他在一些空格上打了问号，写上了该占有这些位置的未知元素的原于量。他把这张元素总表称为《依据元素的原子量和化学性质相似的元素体系尝试》。这天，门捷列夫完成了第一张元素周期表--一项重大的科学突破。在以后的半个月里，他一鼓作气地写完了关于元素周期律的第一篇论文《元素性质和原子量的相互关系》，阐述了周期律的基本观点：⑦按原子量排列起来的元素，在性质上呈现明显的周期性；②原子量的大小决定元素的特性；③根据元素周期表，可以预知未来的元素；④已知某元素的同类元素，可以校正该元素的原子量。
　　但是，在元素周期律发现后的相当长的时间内，这一成果不为科学界所公认。经过五年多的沉默，事实终于说话了。1875年，法国布瓦博德郎发现的新元素"镓(Ga)"，正是门捷列夫预言的"类铅"，第一次证明了元素周期律的正确。1879年，瑞典尼尔森发现了新元素"钪(Sc)"，又一次证实了门捷列夫预言的"类硼"的正确。1886年，德国文克勒发现了新元素"锗(Ge)"，正是门捷列夫16年前预言过的"类硅"。人们不能不为这种科学预言的高度精确性赞叹不已2从此，周期律很快传遍了世界，成为人们继续寻找新元素、总结化学体系的总纲。
　　恩格斯曾高度赞扬了周期律的发现："门捷列夫完成了科学史上的一个勋业，这个勋业可以和勒维烈计算尚未知道的行星海王星的轨道的勋业居于同等地位。"元素周期律的发现，给我们以什么启示呢?'
　　启示之一 确定科研题目是具有战略意义的首要环节。提出问题往往比解决问题更重要。因为解决问题也许只是一个数学上的或是实践上的技能而已，而提出一个问题，提出新的可能性，从新的角度看旧问题，却需要胆识，需要有创造性的想象力。
　　当门捷列夫开始研究"化学元素之间的性质变化有无律"这个课题时，许多著名科学家与科研机构对此都抱怀疑态度。他的导师、俄国著名化学家齐宁也曾告诫他"不要不务正业"，异想天开。这就需要研究者有相当的魄力和胆识，判定有没有必要研究这个课题。如果硬要去研究确定毫无价值或不可能有结果的课题那将浪费精力而一事无成。如果放弃了值得研究的课题，那将与科学发现失之交臂而遗憾终生。门捷列夫的伟大之处在于认定揭示元素之间的规律性是至关重要的问题，并且毫不动摇地把它当成自己的历史使命，楔而不舍地探求真理，终于作出了天才的发现。
　　正如他自己所说的那样："人们不止一次问我，根据什么、由什么思想出发而发现了周期律?……当我在考虑物质的时候，……总不能避开两个问题：多少物质和什么样的物质?就是说两种观念：物质的质量和化学性质。……因此，自然而然就产生这样的思想：在元素的质量和化学性质之间一定存在着某种联系。物质的质量既然最后成为原子的形态,因此，就应该找出元素特性和它的原子量之间的关系。而要寻找某种东西……或是某种关系也好，除了看和试之外，再没有别的方法了。于是我就开始来搜集，将元素的名字写在纸片上，记下它们的原子量和基本特性，把相似的元素和相近的原子量排列在一起……因此，一方面寻求元素的性质和它的原子量之间的关系，另一方面寻求其相似点与原子量之间的关系，要算是最简捷和极自然的想法了"
　　启示之二 科研课题确定后，随之而来的就是要尽可能多地了解、熟悉、掌握前人在同一问题上所作的工作，从中吸取丰富的资料，接受失败的教训，从而少走弯路。
　　从1789年拉瓦锡在《化学大纲》一书中将33种元素划分成四类，到周期律发现的百年问，认识与探索元素之间的规律的工作不下几十起之多。这些工作将越来越多的元素依照其理化性质的变化而联系在一起。其中，特别是以原子量为线索的探求，使"组织起来的元素越来越多"，如表2-1所示。
　　　　
　　前人所作的许多有价值的探索，揭示了元素间的关系，也提供了许多可以借鉴的思想方法，为门捷列夫的发现奠定了初步的基础。门捷列夫站在这些"巨人"的肩膀上才使他看得更远，从而完成了周期律的发现。
　　启示之三 在科学研究工作中，针对不同的课题，采用或创造不同的研究方法，这是大有益于课题研究工作的，有时方法的改进本身就是科学的创新。
　　在寻找元素关系的过程中，如果一有什么新的设想，就要重新制表，或在原表上勾来划去，越改越糊涂。而元素的各种性质，即使全部背出，也无法方便而明显地加以对比研究。门捷列夫在探索周期律时创造了一个新方法--"化学牌阵"：他把63种元素的资料做成63张卡片，每张卡片上写上元素的符号、原子量和主要性质。他用这些卡片进行排列、调整，结合着对元素之间的关系进行分析比较，逐渐使卡片的排列顺序趋近于一个有规律的系统。这种方法便于元素与其性质的两相对照，且容易进行大幅度调整，显然，这要比每次重新书写或勾划要方便、清楚、灵活得多。
　　门捷列夫元素周期表的编制得益于他"化学牌阵"的方法。这个事实启示我们，在进行课题研究时，选择适当的研究方法，或创造新的研究方法，是多么重要。它不仅仅大大有益于研究工作成果的取得，而且新方法本身也是一种创新。
　　启示之四 在正确的哲学思想指导下，运用辩证思维的方法，是门捷列夫取得成功的重要原因。与他同时代的许多化学家相比，这也是他出类拔萃之所在。我们从中得到的启示就是要学习到运用辩证唯物论的思想方法去研究社会或自然的课题，才能取得研究的成功。
　　门捷列夫十分重视实验在科学认识中的作用。他根据科学实验的实践，确信自然现象是有客观规律的，确信人类是可以认识自然规律的。这种哲学观点使他有勇气坚定不移地排除干扰、克服阻力，坚持探求元素之间的规律。
　　门捷列夫在研究活动中，自发地站在唯物主义立场上，运用了辩证法的普遍联系观点、质变量变规律等，正确地处理了研究中的几对矛盾。如处理原子量与原子其他性质的关系时，他既以原子量为主线统帅全局，又在局部以元素其他性质为依据，或改排某些元素的先后次序，或对原子量作大胆的修改'。实验证明，门捷列夫所作的几次倒排和对原子量的修改多数是正确的。在处理已知元素与未知元素的关系时，门捷列夫把已知元素按原子量大小顺序与元素性质的周期性变化编制成元素周期表，同时，又在周期表中为尚未发现的元素留下适合的空格。这可以说是他运用唯物辩证法的又一个典范。而以后新元素的发现证实了他的预言，这正是辩证法的胜利。在处理原子量变化的连续性和间断性的关系、长周期与短周期的关系等时，门捷列夫处处反对形而上学，处处坚持辩证法，所以，他才能超越前人完成元素周期律的科学突破。