元素的性質隨著原子序數（即核電荷數或質子數）的遞增而呈周期性變化，這種規律叫做元素周期律。元素的性質以及由元素形成的各種化合物的性質，都跟元素原子的核電荷數成周期性的關系，這一規律叫做元素周期律。1869年俄國化學家門捷列夫（ДMИTpИЙ ИBaHOBИчMeHдeлeeB，1834—1907）在總結前人研究成果的基礎上提出元素周期律：“元素的性質隨著元素原子量的增加而呈周期性的變化”。或稱“元素性質是原子量的周期函數。”門捷列夫把當時已知的63種元素排成元素周期表，初步實現元素的系統化。同年德國化學家邁爾（Julius Lother Meyer，1830—1895）也提出一張元素周期表，明確指出元素性質是原子量的周期函數。它的工作偏重于研究元素的物理性質。1913年英國物理學家摩斯萊（Henry Moseley，1887—1915）通過測定各種元素的X射線，發現元素的核電荷數等于自身的原子序數。這不僅能解釋元素周期表中三對元素（鉀和氬、鎳和鈷、碘和碲）原子量顛倒排列的原因，還把元素周期律表述得更準確。隨著本世紀原子結構模型的建立，揭示了元素性質有周期性變化的原因：元素及其化合物性質的周期性變化是原子核外電子層結構周期性變化的必然結果。在元素周期表的短周期中，當把元素按原子序數（即核電荷數）遞增的次序排列時，核外最外電子層結構重復著由s1到s2p6的變化，因此元素的性質（氧化數、第一電離能、電子親和勢、電負性、金屬性、非金屬性、原子體積、單質的密度、硬度、熔點、沸點、導電性和延展性）也發生周期性的變化。元素周期律具有深刻的哲學意義，它充分證明量變引起質變規律的普遍性。