Carte Postale Tableau périodique des éléments

En 1789, Antoine Lavoisier publie une liste de 33 éléments chimiques. Bien que Lavoisier ait regroupé les éléments en gaz, métaux, non métaux et terres, les chimistes ont passé le siècle suivant à chercher un schéma de classification plus précis. En 1829, Johann Wolfgang Döbereiner a observé que beaucoup des éléments pouvaient être regroupés en triades (groupes de trois) en fonction de leurs propriétés chimiques. Le lithium, le sodium et le potassium, par exemple, ont été regroupés sous forme de métaux mous et réactifs. Döbereiner a également observé que, lorsqu'arrangé par le poids atomique, le deuxième membre de chaque triade était à peu près la moyenne des premier et troisième.[3] C'est devenu la Loi des triades.[citation nécessaire] Le chimiste allemand Leopold Gmelin a travaillé avec ce système, et en 1843, il avait identifié dix triades, trois groupes de quatre et un groupe de cinq. Jean Baptiste Dumas publie en 1857 un ouvrage décrivant les relations entre divers groupes de métaux. Bien que divers chimistes aient pu identifier les relations entre de petits groupes d'éléments, ils n'avaient pas encore élaboré un schéma qui les englobe tous[3]. Le chimiste allemand August Kekulé avait observé en 1858 que le carbone avait tendance à se lier à d'autres éléments dans un rapport de un à quatre. Le méthane, par exemple, a un atome de carbone et quatre atomes d'hydrogène. Ce concept est finalement devenu connu sous le nom de valence. En 1864, un autre chimiste allemand, Julius Lothar Meyer, publia un tableau des 49 éléments connus arrangés par valence. Le tableau a révélé que les éléments ayant des propriétés similaires partageaient souvent la même valeur[4]. Le chimiste anglais John Newlands publia une série d'articles en 1864 et 1865 qui décrivaient sa tentative de classification des éléments : Une fois listé par ordre d'augmentation du poids atomique, des propriétés physiques et chimiques similaires se reproduisirent à intervalles de huit, qu'il compara aux octaves de la musique[5][6]. Cette loi des octaves, cependant, fut ridiculisée par ses contemporains[7]. Portrait de Dmitri MendeleevDmitri Ivanovich Mendeleev, professeur de chimie russe, et Julius Lothar Meyer ont publié leurs tableaux périodiques respectivement en 1869 et 1870. Ils ont construit leurs tables de la même façon : en listant les éléments d'une ligne ou d'une colonne par ordre de poids atomique et en commençant une nouvelle ligne ou colonne lorsque les caractéristiques des éléments ont commencé à se répéter[8]. Le succès de la table de Mendeleev découle de deux décisions qu'il a prises : la première était de laisser des lacunes dans la table quand il semblait que l'élément correspondant n'avait pas encore été découvert[9]. Mendeleev n'a pas été le premier chimiste à le faire, mais il a fait un pas de plus en utilisant les tendances de son tableau périodique pour prédire les propriétés de ces éléments manquants, comme le gallium et le germanium[10]. La deuxième décision a été d'ignorer occasionnellement l'ordre suggéré par les poids atomiques et de changer les éléments adjacents, comme le cobalt et le nickel, pour mieux les classer dans les familles chimiques. Avec le développement de théories de la structure atomique, il est apparu que Mendeleev avait par inadvertance énuméré les éléments dans l'ordre de l'augmentation du nombre atomique[11]. Avec le développement de théories mécaniques quantiques modernes de configurations d'électrons dans les atomes, il est devenu évident que chaque ligne (ou période) de la table correspondait au remplissage d'une coquille quantique d'électrons. Dans la table originale de Mendeleev, chaque période était de la même longueur. Cependant, comme les atomes plus gros ont plus de sous-coques électroniques, les tables modernes ont progressivement des périodes plus longues plus loin dans la table[12]. Dans les années qui ont suivi la publication de son tableau périodique par Mendeleev, les fossés qu'il a laissés ont été comblés quand les chimistes ont découvert plus d'éléments chimiques. Le dernier élément naturel à découvrir était Francium (appelé eka-caesium par Mendeleev) en 1939[13]. Le tableau périodique a également augmenté avec l'ajout d'éléments synthétiques et transuraniques. Le premier élément transuranique à être découvert était le neptunium, qui a été formé par bombardement d'uranium avec des neutrons dans un cyclotron en 1939.