19 세기에 많은 새로운 원소들이 추출되고 성질이 밝혀졌지만 원소들을 분류하려는 시도는 산발적으로만 이어졌다. 더욱이 1860년대에 70여 가지에 이르는 새로운 원소가 발견되고 그 원소들의 속성을 잘 이해하게 되면서 원소들을 분류하려는 시도가 여러 번 있었는데, 그 가운데 가장 성공적인 것이 멘델레예프의 주기율표이다.
어려서부터 물리학과 수학에 탁월하며 비상한 지능을 자랑하던 러시아 학자 드미트리 멘델레예프(Demitri Mendeleev, 1834-1907)는 낱장의 카드를 통해 다양한 원소들의 기저에 버티고 있는 일련의 통일성을 찾아내었다. 그는 원소들의 원자량과 대표적 성질을 낱장의 카드에 적고 카드들을 죽 늘어놓았는데, 원자량에 따라 정렬해 보니 "원자량의 크기가 원소의 성질을 결정한다"는 것을 알아냄으로써 1869년 주기율표를 제출하였다.
주기율표를 통해 원소들의 체계를 잡은 멘델레에프는 그때까지 아직 발견되지 않은 원소들의 존재까지 예견하였는데, 실제 이 예상은 1875년 갈륨, 1879년 스칸듐, 1885년 게르마늄이 발견됨으로써 입증되었다.
멘 델레예프 외에도 거의 같은 시기에 마이어(Lothar Meyer), 드 상쿠르투아(Alexandre-Emile Beguyer de Chancourtois) 등도 비슷한 주기율표를 발표했지만, 명쾌한 설명과 발견 원소의 성질을 과감히 예측한 점 등 때문에 멘델레예프의 주기율표가 표준이 되어 오늘날에 이르고 있다.
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