Leta 1869 je Dmitri Mendeleev objavil članek z naslovom "O razmerju lastnosti elementov z njihovo atomsko težo." V tem prispevku je izdelal urejen razpored elementov, jih navedel po naraščajoči teži in razvrstil v skupine na osnovi podobne kemikalije lastnosti. Čeprav je še veliko desetletij ostalo, preden bodo odkrite podrobnosti o atomski strukturi, je Mendelejeva tabela že organizirala elemente glede na njihovo valenco.
Elementi in atomska teža
V času Mendelejeva so atomi veljali za nedeljive, edinstvene entitete. Nekateri so bili težji od drugih in zdelo se je smiselno elemente naročiti s povečanjem teže. Ta pristop ima dve težavi. Prvič, merjenje teže je zapleteno opravilo in številne sprejete uteži v Mendelejevem času niso bile pravilne. Drugič, izkaže se, da atomska teža v resnici ni ustrezen parameter. Današnje periodne tabele postavljajo elemente po vrstnem redu njihovega atomskega števila, to je števila protonov v jedru. V času Mendelejeva protoni še niso bili odkriti.
Elementi in kemijske lastnosti
Mendeleev je zapisal, da "razporeditev glede na atomsko težo ustreza valenci elementa in v določeni meri razliki v kemičnem vedenju. "Valenca je bila v razumevanju Mendelejeva znak, da se element lahko kombinira z drugimi elementi. Mendelejev je združil vrstni red atomske teže s skupnimi valencami, da je organiziral elemente v tabeli. Se pravi, da je elemente organiziral v skupine glede na njihove kemijske lastnosti. Ker se te lastnosti ponavljajo vsake toliko, je bil rezultat periodni sistem, v katerem vsak navpični stolpec, imenovan skupina, vsebuje elemente s podobnimi značilnostmi in vsaka vodoravna vrstica, imenovana pika, razporeja elemente po teži, povečuje se od leve proti desni in od zgoraj do spodaj.
Atomska zgradba
Približno 50 let po prvi periodni tabeli Mendelejeva so znanstveniki odkrili, da je bil atom zgrajen okoli jedra s pozitivno nabitimi protoni in nevtralnimi nevtroni - oba sta relativno težka. Pozitivno nabito jedro je obdano z oblakom negativno nabitih elektronov. Število protonov - imenovano tudi atomsko število - se običajno ujema s številom elektronov. Izkazalo se je, da število elektronov, ki jih ima element, v veliki meri določa njegove kemijske lastnosti. Torej je pravilen vrstni red v periodnem sistemu določen s številom elektronov in ne z maso, kot je Mendeleev prvotno predlagal.
Valentni elektroni
Elektroni v oblaku, ki obdajajo jedro elementa, so razporejeni v plasteh, imenovanih lupine. Vsaka lupina ima določeno število elektronov, ki jih lahko zadrži. Ko je vsaka lupina napolnjena, se doda nova lupina, dokler se ne upoštevajo vsi elektroni. Elektri v najbolj oddaljeni lupini se imenujejo valenčni elektroni, ker prav njihove interakcije določajo kemijske lastnosti elementa. Izkazalo se je, da so stolpci, ki so bili postavljeni tako, da združujejo elemente s podobnimi kemičnimi lastnostmi, popolnoma isti stolpci, ki jih določa število valentnih elektronov. Elementi v skupini 1A imajo samo en valenčni elektron, vsak stolpec skupine A na desni pa doda še en valenčni elektron. Organizacija postane nekoliko motna z elementi skupine B, vendar je vsak od njih razvrščen tudi po številu valentnih elektronov.