這就是著名的元素周期律的最初發現。
3.嚴峻的考驗
但是，門捷列夫的這一發現，當時並沒有使他出名，引來的卻是人們的冷嘲熱諷。1869年3月，俄羅斯化學會邀請各方專家進行專門學術討論。會上門捷列夫仍然使用那副奇特的撲克牌向專家們演示了他的發現。不過這一次他給性質相似的元素的撲克牌上塗上相同的顏色，這樣性質不同地依次被塗成紅、橙、黃、綠、青、藍、紫七種顏色。當這63種元素撲克牌按原子量大小排成一條線時，七種顏色就像畫出的光譜一樣，每隔7張就有規律地重複一次。當門捷列夫把它們一截一截斷開，相同顏色的上下對齊時，就能看出顏色相同的一列元素性質相似，非常直觀地顯示出元素的周期性變化。
可是到會的專家教授們大都在這個問題上鑽研了若幹年，手上也不知被實驗燒了多少疤，掉了多少皮，怎能接受一個青年人用“撲克牌”作的見解。有的人當場刁難門捷列夫，問道：“門捷列夫先生，我看你那幾張牌也未必就能將元素的規律演示清楚。你看六年前發現的元素銦，原子量是75.4，應排在砷和硒之間，可是這種砷就無法和它相似的磷排在一列了，硒也被擠出了硫那一列，這還算什麼規律？”
對這一問題門捷列夫早已思考過，他胸有成竹地說：“我看銦的原子量很可疑，它的性質和鋁相似，依我推算它的原子量就是113.1(後來事實上測得銦的原子量是114.82)，它本來就不應排在砷後麵，而應排在銅和錫之間。”
這時一位壽眉雙垂、銀須齊胸的長者發火了，他是門捷列夫的老師齊寧。
過去他一直很賞識門捷列夫的才華，此時卻蠻橫地斥責道：“趕快收起你這一套，身為教授、科學家，不在實驗室做實驗，卻異想天開，擺擺紙牌就想發現什麼規律。這些元素難道就任你這樣擺布嗎？”門捷列夫見狀，隻好委屈地收起紙牌告退了。
門捷列夫回到家裏繼續擺弄著他那副紙牌。在對那些與銦的情況類似，而其原子量和其他元素接近而性質卻不相似的元素排列時，他就預見可能有什麼元素的原子量不準確。這樣，他共改正了銦、鈹、鈦、鈰、鈾、鉑等元素的原子量。後來這些都得到了驗證。
他在研究砷元素時，發現按原子量，砷應排在鋅之後，性質和鉛相似，但事實上它的性質卻和磷相似。他在驗證了砷的原子量正確之後，心想：既然元素是一個一個被發現的，那麼就應該給未被發現的元素保留一席之地。他大膽地預見在鋅和砷之間，應該還有兩個元素，他把它們稱為“類鋁”“類矽”元素。像這樣他共預見了“類硼”等11個元素的存在。
在考慮了某些元素的原子量有錯誤和某些未被發現的元素之後，門捷列夫又重新把元素按原子量的大小排列，性質相似的元素上下對齊。這時元素周期性變化的規律更加明顯。可是當他把這一新的元素排列表公布之後，帶給門捷列夫的是更為激烈的冷嘲熱諷，有些權威一口否定了門捷列夫的發現。但真理終歸是真理，真金不怕火煉，事實勝於雄辯。
1875年的一天，當門捷列夫正在品酒賞書時，他突然發現一則消息：法國科學院宣布布瓦博德明在1875年9月發現了一種新元素——镓。喜得他酒杯扔出了老遠，大聲呼喊：“這不就是我預見的那‘類鋁爺元素嗎？”
於是他立即提筆給布瓦博德明寫了一封短信：“先生，您發現的镓，就是我5年前預言的‘類鋁爺，隻是它的比重應該是5.9，而您卻測的是4.7，請您再做一次實驗，我想大概是您的新物質還不夠純的緣故吧。”，布瓦博德明接到門捷列夫的這封信感到很奇怪，全世界就隻有他擁有這麼一點镓，這個俄國人怎麼能知道它的比重應是5.9呢？於是他半信半疑，立即將僅有的1.15g镓經過提純重新實驗，結果發現镓的比重果然是5.94。他給門捷列夫回信道：“尊敬的門捷列夫先生，祝賀您的勝利，我能說什麼呢？我的實驗和發現，隻不過是您元素周期律的一個小注解。這是您元素周期律的偉大之所在的最好例證。”
這下，門捷列夫的元素周期律在科學界才引起了極大的震動，連同他的老師齊寧也親自登門謝罪，稱讚門捷列夫是俄國人的驕傲，是科學界的驕傲。
1879年瑞典人尼爾遜發現了鈧，經過測定它就是門捷列夫預言的“類硼”。