说实在的，也用不着有多么高的智慧，才能看出存在于某些元素间的极大的相似性。
双胞胎元素、三胞胎元素，并不仅是戴维和本生所发现的“易燃”金属那一族里才有，化学家们早就知道此外还有几个相似元素的族。例如，包括氟、氯、溴、碘的卤族，包括镁、钙、锶、钡的碱土金属族。
门捷列夫呢，却肯定地认为这种现象绝不会是偶然的，一定有某种内在的依从性、某种联系存在于一切元素中间。一切元素里面，应该毫无例外地有着某种特征，既决定它们之间的类似，又决定它们之间的差别。知道了这点以后，就可以把所有元素连同那不计其数的它们的化合物，全都排成十分整齐的行列，像按照个子高低把兵士排成一队一样。
那么，决定元素在物质行列中的位置的，到底是什么样的基本性质，或关键性的特征呢？
也许是物质的颜色吧？
可是，应该怎样来认识元素的颜色呢？譬如磷吧，有黄磷，有红磷，磷的本来颜色究竟是红的，还是黄的呢？又如碘，固体的碘是深棕色，还有金属的光泽，可是对它一加热，这碘就变成了紫色的蒸气。再如黄金，如果把它打成极薄的箔，它就变成蓝绿色，透明得像云母一样。
不，颜色显然是一种太不稳定的次要性质，它不能作为决定元素间自然次序的标准。
那么，也许是比重(1)吧？但这种性质更不确定：绝大多数物质，只要对它稍微加点热，它的比重就起变化，使它相对地轻起来。
根据同样的道理，元素的导热性、导电性、磁性及许多别种性质都不合用。
很显然，像每个人有张特殊的脸作为他的标记一样，每一种元素也应该有一种更根本的特征作为它的标记。这标记应该永远不起变化，没有它时，连元素本身也无法想象。这种重要而不可缺少的标记应该有个特点：即使这元素和别的元素化合而成新的复合物，具有了新性质，也不会失掉它。