在门捷列夫以前，没有一个人看得出元素间的这种自然联系，这并不奇怪。奇怪的是，门捷列夫的伟大发现——元素周期律，竟有许多人持怀疑态度，更有甚者把他的科学预言视作臆造和魔术！
乍一看，门捷列夫的发现并没有什么奥妙：只要按着原子量的大小把元素一个接着一个地写下去，周期律就自动出现了。这件事似乎做起来很容易，容易得跟按照字母的顺序来排列元素差不多！这么简单的发现，怎么别的化学家谁也想不到去试一试呢？
是的，别的化学家也曾尝试过。不过尝试之后，能够发现周期律的，却只有门捷列夫一个人！因为事实上，这件事并不那么简单。
元素之间的真正关系，其实是乱成一团，极难理出头绪的。打个比方，它好像是译成了“密码”似的。要认识这种复杂的化学密码，非有极高的智慧，极丰富的想象力不可。
设想有位侦察员，得到了一份重要的密码文件及其中密码的解法。他迫不及待地把这两张纸摆到桌面上，预备阅读这份秘密文件。可是，当他开始解译的时候，却发现自己是被骗了。他得到的那张解法并不适用。其中有些符号显然顺序搞错了，还有些根本找不到：31个字母本来应该有31个符号，解法里却只有25个或20个符号。假定第一个符号代表A，第二个符号应该代表B还是T，实在没法猜测。这些空白或缺少的符号使全部解法变成毫无用处，因为下面那些符号究竟代表什么字母，全都无法确定。
门捷列夫在发现周期律的时候，所遇到困难，正和上述的情况完全相同。
门捷列夫以前所有的科学家，虽然不少人研究了元素的分类，但他们大都忙于元素的归族，对于族和族之间的联系，却没有加以深入探讨。虽然尚古多的“螺旋图”和纽兰兹的“八音律表”对此做过尝试，但因与某些事实发生矛盾而遭到忽视或奚落，未能公开发表，不为门捷列夫所知。所以说门捷列夫研究各族相互关系中的规律性，是一种开创性的工作。
门捷列夫比较了不同族的元素原子量的关系后，发现依照原子量逐渐递增排列的元素，它们的金属性逐渐减弱而非金属性逐渐增强。有趣的是这个变化到了一定程度会突然中止，然后又重新开始。既然元素不仅可以依照化学性质归纳成“族”，而且依照原子量的逐渐递增出现“周期”，那么，利用这两个特点，岂不是可以排成一张周期表吗？门捷列夫想到这一层，就在纸上画了起来。然而，他很快就发觉事情并不像想象的那么简单。
他按着原子量把元素排列起来。但他不知道有几种元素的原子量不准确，许多年后才查出有11种元素的原子量测定得很不准确。门捷列夫当时实在无从知道，所以这些元素就带着假的“身份证”站在门捷列夫的“牌阵”里，并没有站在应该站的位置上。这样，元素的自然顺序就被歪曲了，那些由于相似的元素所排成的族遭到了破坏；各族的内部，由于“外来者”的闯入，也乱成一团。
当时已发现的元素中，除作为基准单位的氢以外，原子量最小的是锂（7——门捷列夫时代测得的“通用原子量”，下同），接着是硼（11）、碳（12）、铍（13.5）、氮（14）、氧（16）、氟（19）……从锂到氟，应该正好是一个由金属性向非金属性逐渐变化的周期。可是，在事实上，铍的金属性却比硼，更比碳强。而且，从标示金属性的正化合价和非金属性的负化合价来看，铍的位置也明显地反常：锂（ 1），硼（ 3），碳（ 4、-4），铍（ 3），氮（ 5、-3），氟（-1）。 1价的锂后面少了一个 2价的元素， 4价的碳和 5价的氮之间却夹进了一个 3价的铍，以致使整个有规则的队伍乱了套！
铍是依照它的原子量而位于碳之后、氮之前的，那么，究竟是元素的性质并不随着原子量而改变呢，还是铍的原子量压根儿就不对？
当时，许多元素的原子量是这样测定的：通过实验可以得到某一元素与8重量单位的氧或1重量单位的氢反应时的重量比例，称为当量[比如，氧化钠中的钠与氧的重量比是46暶16，则钠的当量为46暵（16暵8）=23；硫化氢中的硫与氢的重量比是32暶2，则硫的当量为32暵（2暵1）=16]。将某一元素的当量乘上化合价正数，即可得到这个元素的原子量，如钠的原子量是23暳1=23，硫的原子量为16暳2=32.化学家对于准确地测定某个元素的当量比较有把握，但确定它的化合价，却有困难。他们测得铍的当量约为4.7，没有疑问；但它的化合价多少，则颇费周折。由于人们发现铍的许多性质同 3价的铝很相似，便把它看作是化合价为 3的元素，从而由4.7暳3得到约13.7的原子量。门捷列夫同样如此认为，所以将这个原子量数据写在卡片上，并据此把铍排在碳之后和氮之前。结果，就发生了有规则的队伍乱了阵容。
然而，门捷列夫坚信化学元素是存在着客观自然规律的。他不因出现了若干“例外”的或者说是“不正常”的现象而动摇。这位勤于动脑而又敢于设想的化学家猛然间产生了一个念头：会不会把铍的化合价搞错了？
他用铅笔将铍的化合价改作 2，重新算出原子量……“真是好极了！”一向沉着的门捷列夫又惊又喜，不由得叫了起来。他的眼前不仅元素的原子量“循序渐进”——锂（7），铍（9.4），硼（11），碳（12），氮（14），氧（16），氟（19），而且它们的化合价也“按部就班”——锂（ 1），铍（ 2），硼（ 3），碳（ 4、-4），氮（ 5，-3），氧（-2），氟（-1）！7个化学元素，正好是一个金属性由强渐弱，非金属性由弱渐强的完整周期！接下去排列化学元素，又开始出现了新的周期：钠，镁，铝，硅……排到这里，又出现了新的问题。
站在第4号元素硼和第11号元素铝下面的是第18号元素钛。它们中间的间隔是6个元素，是一个完整的周期，这好像很有规律。但就性质来看，钛在硼和铝这一族中，显然是个“外路人”，它的位置，应该是在隔壁的碳族里，于是门捷列夫决定把钛从第18位上搬开。
“这里应该是一个未知元素站队的地方，这未知元素应该像硼和铝！”他肯定地说。
于是门捷列夫就在这里留下一个空格。跳过这个空格，钛就站在与它有亲缘关系的碳族中了。钛以后的元素呢，也都可以按着原子量递增的顺序一个一个往下排，不至于乱队。他不仅大胆地修正了一些元素的原子量，而且还在元素周期表上留下了四个空格。
门捷列夫利用这样的空格，强迫各种元素站到表中各自应站的位置上，避免了周期律的破坏。不仅如此，为了不让表中出现空白点，他还往空格里面填进了几种自己臆造的元素。他为它们取名为埃卡硼、埃卡铝、埃卡硅……由于埃卡在梵语里是一的意思，这些元素分别为硼加一、铝加一、硅加一……其实门捷列夫根据元素周期律推断的这些元素，不过是人类当时没有发现而已！所以说门捷列夫预测到这些元素的性质，甚至说明了它们的形状、原子量，以及它们同别的元素化合而成的化合物，并不是什么魔术，什么超自然的能力。可是，门捷列夫的正确推算和科学预测，在其他许多化学家看来，却是一种狂妄的行为。
“臆造一些不存在的元素，并且硬说这些元素具有怎样怎样的性质，还把这一切都收罗到精密科学的课本里！所谓精密科学，只限于谈实在的物质，触摸得到的东西，无可争辩的事实。现在把杜撰的东西也收罗进去，那成什么玩意儿。那是化学呢，还是相术？是科学著作呢，还是为预言未来而作的解梦书或解释预兆的书呢？”
大多数科学家，对于门捷列夫的自然系统和他所预言的元素，都作了这样的或类似这样的批评。
只有事实能够说服怀疑派。但是，好几年过去，门捷列夫周期表中的空格还是空着，只有一些幽灵般的臆造的物质待在里面。谁也不重视它们了，更糟的是人们简直忘掉了它们。
