Расположив все химические элементы в порядке возрастания их относительных атомных масс (раньше эту величину называли атомными весами), Д. И. Менделеев заметил, что в такой последовательности имеются участки, в которых свойства элементов и образованных ими веществ изменяются сходным образом. Рассмотрим эти закономерности, используя современные термины:
1) Металлические свойства простых веществ, наиболее ярко выраженные у щелочных металлов, ослабевают и сменяются неметаллическими, которые наиболее ярко выражены у галогенов.
2) Валентность элементов в высших оксидах возрастает от I до VII (VIII только для осмия и рутения).
3) Валентность неметаллов в летучих водородных соединениях сначала возрастает, а затем уменьшается.
На основании анализа закономерностей Д. И. Менделеев сформулировал периодический закон, который звучит так:
Свойства химических элементов и образованных ими веществ находятся в периодической зависимости от их относительных атомных масс.