Mendelejev wist niets van protonen en elektronen, maar hij wist wel dat de elementen in te delen zijn in groepen met vergelijkbare eigenschappen, maar met een steeds toenemend atoomgewicht. Bijv. de halogenen: fluor, chloor, broom, jodium. Of de edelgassen: helium, neon, argon, krypton, xenon. Hij ontdekte dat je een schema kunt maken met verticaal dit soort groepen en horizontaal een toenemend aantal elementen, volgens het schema 2-8-8-18-18-32 (dus steeds dubbele kwadraten). En dat je volgens dat schema alle elementen kunt nummeren. Zo bleken er ook hier en daar onbezette plaatsen te zijn en hij veronderstelde terecht dat daar nog niet ontdekte elementen moesten komen. Later bleek het atoomnummer te corresponderen met het aantal protonen in de kern en de toenemende horizontale reeksen te maken te hebben met de elektronenconfiguratie.