当戴维·本生、基尔霍夫等化学家已经做了足够多的实验，发现了63种元素时，门捷列夫试图从理论上做一些思考。在长达20年的时间里，他潜心思索，反复揣摩，把每一种元素的名称、性质、原子量等写在63张牌上。这副牌有赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七种颜色。终于他发现了其中的规律：表面上看不过是一堆五彩乱纸，花花绿绿，实际上有两条暗线将它们串在一起，第一是原子量，可以根据原子量的大小将它们排成一条长串;第二条暗线就是每列元素的化合价相同。这63种元素原来就是暗暗地由原子量这条线串起来，又分成不同的族，每族有相同的化合价，按周期循环，这就是周期律。人们正是据此规律又发现了不少种元素。