У 1869 р. Дмитро Менделєєв опублікував роботу під назвою "Про взаємозв'язок властивостей елементів з їх атомною вагою". У цій роботі він створили впорядковане розташування елементів, перерахувавши їх у порядку збільшення ваги та розподіливши по групах на основі подібних хімічних речовин властивості. Хоча до відкриття деталей атомної будови залишалося багато десятиліть, таблиця Менделєєва вже організувала елементи з точки зору їх валентності.
Елементи та атомна вага
За часів Менделєєва атоми вважалися неподільними, унікальними сутностями. Деякі були важчі за інші, і здавалося розумним замовляти елементи, збільшуючи вагу. З цим підходом є дві проблеми. По-перше, вимірювання ваги є складним завданням, і багато прийнятих ваг за доби Менделєєва були неправильними. По-друге, виявляється, що атомна вага насправді не є відповідним параметром. Сучасні періодичні таблиці розміщують елементи в порядку їх атомного номера, тобто кількості протонів в ядрі. За часів Менделєєва протони ще не були відкриті.
Елементи та хімічні властивості
Менделєєв писав, що "розташування відповідно до атомної ваги відповідає валентності елемента і певною мірою різниці у хімічній поведінці ". Валентність, у розумінні Менделєєва, свідчила про здатність елемента поєднуватися з іншими елементів. Менделєєв поєднав порядок атомної ваги із загальними валентностями для організації елементів у таблиці. Тобто він організував елементи в групи за їх хімічними характеристиками. Оскільки ці властивості повторюються раз у раз, результатом стала періодична таблиця, в якій кожен вертикальний стовпець, званий групою, містить елементи з подібними характеристиками, і кожен горизонтальний ряд, званий крапкою, розташовує елементи за вагою, збільшуючись зліва направо та зверху до знизу.
Атомна будова
Приблизно через 50 років після першої таблиці Менделєєва вчені виявили побудований атом навколо ядра з позитивно зарядженими протонами та нейтральними нейтронами - обидва відносно важкий. Позитивно заряджене ядро оточене хмарою негативно заряджених електронів. Кількість протонів - також зване атомним номером - зазвичай відповідає кількості електронів. Виявляється, кількість електронів, які має елемент, багато в чому визначає його хімічні властивості. Отже, правильний порядок у періодичній системі визначається кількістю електронів, а не вагою, як спочатку пропонував Менделєєв.
Валентні електрони
Електрони в хмарі, що оточують ядро елемента, розташовані шарами, які називаються оболонками. Кожна оболонка має певну кількість електронів, яку вона може утримувати. Коли кожна оболонка заповнена, додається нова оболонка, поки не будуть враховані всі електрони. Електрони в самій зовнішній оболонці називаються валентними електронами, оскільки саме їх взаємодія визначає хімічні властивості елемента. Стовпці, які були створені для групування елементів за подібними хімічними властивостями, виявляються абсолютно однаковими колонами, що визначаються кількістю валентних електронів. Елементи групи 1А мають лише один валентний електрон, а кожен стовпець групи А праворуч додає ще один валентний електрон. Організація стає трохи темною з елементами групи В, але кожен з них також групується за кількістю валентних електронів.