Die Geschichte des Periodensystems spiegelt den langen Prozess der Ordnung der Elemente und die Erkenntnis der Zusammenhänge zwischen chemischen Elementen wider. Das moderne Periodensystem wird mit Dmitri Mendelejew in Verbindung gebracht, doch auch die Arbeit vieler anderer Wissenschaftler trug zu seiner Entwicklung bei.

In der Zeit der Alchemie existierte noch keine Ordnung der Elemente. Die Alchemisten kannten nur einige wenige Elemente wie Gold, Silber, Kupfer, Eisen, Blei und Quecksilber, die sie anhand der vier Grundelemente Erde, Wasser, Luft und Feuer zu erklären versuchten.

Antoine Lavoisier (1789) gilt als der Vater der modernen Chemie. Ende des 18. Jahrhunderts erstellte er eine Liste der damals bekannten Elemente. Lavoisiers Liste umfasste 33 Elemente, die er in Metalle, Nichtmetalle, Gase und Erden einteilte. Obwohl dieses System die periodischen Eigenschaften der Elemente noch nicht widerspiegelte, stellte es einen wichtigen Schritt in der Klassifizierung der Elemente dar.

Johann Wolfgang Döbereiner (1817–1829) entdeckte, dass bestimmte Elemente Ähnlichkeiten in ihren chemischen Eigenschaften aufweisen, und ordnete sie zu sogenannten Triaden (z. B. Chlor, Brom und Iod). In diesen Triaden entsprach die Atommasse des mittleren Elements ungefähr dem Durchschnitt der beiden anderen.

Der englische Chemiker John Newlands (1864) war der erste, der versuchte, ein lineares System zu schaffen, in dem die Elemente in der Reihenfolge zunehmender Atommasse angeordnet waren. Newlands entdeckte, dass jedes achte Element ähnliche chemische Eigenschaften besaß – ähnlich den musikalischen Oktaven – und nannte dies das „Oktavgesetz“.

Alexandre-Émile Béguyer de Chancourtois (1862), ein französischer Geologe und Chemiker, entwickelte das erste wirklich periodische System, das er in Form eines zylindrischen Diagramms darstellte, das als „Tellurische Schraube“ bekannt wurde. Er ordnete die Elemente spiralförmig auf der Zylinderoberfläche in aufsteigender Reihenfolge der Atommasse an und erkannte eine Periodizität in dieser Anordnung.

Lothar Meyer (1864–1869), ein deutscher Chemiker, arbeitete unabhängig von Mendelejew und kam zu ähnlichen Schlussfolgerungen bezüglich der Ordnung der Elemente. 1864 veröffentlichte Meyer seine erste Tabelle mit 28 Elementen, geordnet nach Atommasse und chemischen Eigenschaften. 1869 veröffentlichte er eine erweiterte Version, die bereits periodische Zusammenhänge berücksichtigte. Meyer ließ jedoch keine Leerstellen für noch unentdeckte Elemente, weshalb Mendelejews System erfolgreicher wurde.

Der russische Chemiker Dmitri Mendelejew veröffentlichte 1869 sein Periodensystem, in dem er die Elemente nach steigender Atommasse anordnete und erkannte, dass sich ihre Eigenschaften periodisch wiederholen. Ein besonderes Merkmal seines Systems war, dass er bewusst Lücken für noch unentdeckte Elemente ließ und deren Existenz vorhersagte.

Henry Moseley (1913) entdeckte, dass die Eigenschaften der Elemente nicht durch ihre relative Atommasse, sondern durch die Anzahl der Protonen – also durch ihre Ordnungszahl – bestimmt werden. Diese Entdeckung führte zur modernen Form des Periodensystems, in dem die Elemente nach ihrer Ordnungszahl angeordnet sind.

Das Periodensystem enthält heute 118 Elemente, von denen die letzten (z. B. Oganesson, Ordnungszahl 118) unter Laborbedingungen synthetisiert wurden. Das moderne Periodensystem basiert auf der Ordnungszahl, der Elektronenkonfiguration und den wiederkehrenden chemischen Eigenschaften und dient als grundlegendes Werkzeug in Chemie und Physik.

Das System ist in horizontale Reihen und vertikale Spalten unterteilt, von denen jede eine besondere Bedeutung hat.

 Horizontale Reihen: Perioden 

• Die horizontalen Reihen im Periodensystem werden „Perioden“ genannt. Derzeit gibt es sieben Perioden.
• Die Nummer der Periode zeigt, wie viele Elektronenschalen die Atome der Elemente in dieser Reihe besitzen. Zum Beispiel besitzen die Elemente der ersten Periode (Wasserstoff und Helium) nur eine Elektronenschale, die der zweiten Periode zwei, und so weiter.
• Wenn man sich innerhalb einer Periode von links nach rechts bewegt, nimmt die Ordnungszahl zu. Das bedeutet, dass sowohl die Anzahl der Protonen im Atomkern als auch die der Elektronen zunimmt.
• Die chemischen Eigenschaften ändern sich allmählich – der metallische Charakter nimmt ab, während der nichtmetallische Charakter von links nach rechts zunimmt.

 Vertikale Spalten: Gruppen 

• Die vertikalen Spalten im Periodensystem werden „Gruppen“ genannt. Zurzeit gibt es 18 Gruppen.
• Elemente derselben Gruppe haben ähnliche chemische Eigenschaften, weil sie die gleiche Anzahl von Valenzelektronen besitzen. Valenzelektronen sind die Elektronen in der äußersten Schale eines Atoms, die an der Bildung chemischer Bindungen beteiligt sind.
• Diese Struktur ermöglicht es, das Verhalten und die Reaktivität der Elemente mithilfe des Periodensystems zu verstehen und vorherzusagen.
• Beispielsweise haben die Elemente der ersten Gruppe – die Alkalimetalle (z. B. Lithium, Natrium und Kalium) – jeweils ein Valenzelektron, was ihre ähnlichen chemischen Eigenschaften erklärt, wie etwa ihre starke Reaktion mit Wasser. Die letzte Gruppe, die Edelgase (z. B. Helium, Neon und Argon), besitzen vollständig gefüllte Elektronenschalen und sind daher äußerst stabil und chemisch inert.