Исследуя изменение химических свойств элементов в зависимости от величины их относительной атомной массы (атомного веса), Д.И. Менделеев в 1869 г. открыл закон периодичности этих свойств: `Свойства элементов, а потому и свойства образуемых ими простых и сложных тел стоят в периодической зависимости от атомных весов элементов`.

Менделеев Дмитрий Иванович (1834 - 1907), российский ученый, педагог, общественный деятель. Открыл (1869) периодический закон. Оставил свыше 500 печатных трудов, среди которых классический `Основы химии` (1 издание, 1869 - 71; 13 издание, 1947). Автор фундаментальных исследований по химии, химической технологии, физике, метрологии, воздухоплаванию, метеорологии, сельскому хозяйству, экономике, народному просвещению и др. Итоги многолетних размышлений о развитии производительных сил России изложил в книге `К познанию России` (1906). Заложил основы теории растворов, предложил промышленный способ фракционного разделения нефти, изобрел вид бездымного пороха, пропагандировал использование минеральных удобрений, орошение засушливых земель. Один из инициаторов создания русского химического общества (1868; ныне Российское химическое общество имени Менделеева). Организатор и первый директор (1893) Главной палаты мер и весов (ныне научно-исследовательский институт метрологии имени Менделеева).

Физическая основа периодического закона была установлена в 1922 г. Н. Бором. Поскольку химические свойства обусловлены строением электронных оболочек атома, периодическая система Менделеева - это естественная классификация элементов по электронным структурам их атомов. Простейшая основа такой классификации - число электронов в нейтральном атоме, которое равно заряду ядра. Но при образовании химической связи электроны могут перераспределяться между атомами, а заряд ядра остается неизменным, поэтому современная формулировка периодического закона гласит: `Свойства элементов находятся в периодической зависимости от зарядов ядер их атомов`.

Период - горизонтальный ряд, имеющий одинаковое число электронных слоев, номер периода совпадает со значением главного квантового числа n внешнего уровня (слоя); таких периодов в периодической системе семь.

По вертикали периодическая система подразделяется на восемь групп, которые делятся на главные - А, состоящие из s- и p-элементов, и побочные - B-подгруппы, содержащие d-элементы. Подгруппа III B, кроме d-элементов, содержит по 14 4f- и 5f-элементов (4f- и 5f-семейства). Главные подгруппы содержат на внешнем электронном слое одинаковое число электронов, которое равно номеру группы.

В главных подгруппах валентные электроны (электроны, способные образовывать химические связи) расположены на s- и p-орбиталях внешнего энергетического уровня, в побочных - на s-орбиталях внешнего и d-орбиталях предвнешнего слоя. Для f-элементов валентными являются (n - 2)f-, (n - 1)d- и ns-электроны.

Сходство элементов внутри каждой группы - наиболее важная закономерность в периодической системе. Следует, кроме того, отметить такую закономерность, как диагональное сходство у пар элементов Li и Mg, Be и Al, B и Si и др. Эта закономерность обусловлена тенденцией смены свойств по вертикали (в группах) и их изменением по горизонтали (в периодах).

Все сказанное выше подтверждает, что структура электронной оболочки атомов элемента изменяется периодически с ростом порядкового номера элемента. С другой стороны, свойства определяются строением электронной оболочки и, следовательно, находятся в периодической зависимости от заряда ядра атома.