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  門捷列夫於1834年生於俄國西伯利亞的託博爾斯克市,這個時代,正是歐洲資本主義迅速發展時期,科學技術的發明、改良一日千里,化學也同其它科學一樣,取得了驚人的進展。他的祖父是特維爾地區東正教主教,父親畢業於特維爾的神學院,後擔任學校校長。13歲時,門捷列夫的父親去世,母親的工廠又被一場大火毀於一旦,家境一落千丈,但門捷列夫考入了託博爾斯克文科中學,也算是家裡的安慰。1849年,門捷列夫的母親變賣家產,帶著孩子四處求學,先後到過莫斯科、柏林和巴黎,最後在聖彼得堡高等師範學校為門捷列夫找到一個入讀機會,1850年,門捷列夫就讀物理數學系。同年9月,門捷列夫的母親病逝,門捷列夫決心發憤讀書,1855年以優異的成績畢業,但由於被診斷出有肺結核,不得不到黑海邊上的克里米亞半島休養。在此期間,門捷列夫讀完了碩士,並於兩年後回到聖彼得堡。期間先後到過辛菲羅波爾、敖德薩擔任中學教師。1857年他被聖彼得堡大學破格任命為化學講師。

  1859年至1861年間,門捷列夫被選拔去德國和法國留學,在海德堡進行流體的毛細現象以及光譜儀制作的研究,回國後任彼得堡工業學院。1861年八月底他發表了一本關於光譜儀的著作,並贏得了很高的評價。1862年,門捷列夫結婚,第二年,成為聖彼得堡國立技術大學的教授。1865年被聖彼得堡大學授予博士學位,並且被聘為化學教授。  1869年,門捷列夫發現了元素週期律,並就此發表了世界上第一份元素週期表,按原子量的大小順序排的同時,將原子價相似的元素上下排成縱列,並據此預見了12種尚未被發現的元素。1868年至1870年,他寫成《化學原理》一書,最先用週期規律的觀點系統地闡明瞭無機化學的基本原理。1893年起,門捷列夫擔任度量衡局局長。1890年門捷列夫當選為英國皇家學會外國會員,並於1905年獲得該學會的科普利獎章。1906年,諾貝爾化學獎委員會提名門捷列夫為當年的諾貝爾化學獎得主,但是在瑞典皇家科學院的大會上,有人提出用亨利·莫瓦桑替代門捷列夫,而科學院內具影響力的化學家阿倫尼烏斯強烈反對提名門捷列夫,支援莫瓦桑,他的理由是發明元素週期表這項貢獻對於1906年的諾貝爾獎來說太老了。而同時代的人認為真實的原因是門捷列夫曾批評過阿倫尼烏斯的離解理論,阿倫尼烏斯伺機報復。最終,皇家科學院的大多數投票支援莫瓦桑。次年(1907年)2月2日,門捷列夫因流行性感冒去世。

  門捷列夫研究元素週期律,前後一共花費了二十年的時間。在1863年,科學家們已經發現了56種化學元素,並且以平均每年一個新元素增加著,但是這些元素的性質顯得雜亂無章,有一些科學家試著將這些元素按照各自的化學性質整理成週期表,如:1829 年德國化學家德貝萊納提出了“三元素組”觀點,把當時已知的44 種元素中的15 種,分成5 組,指出每組的三元素性質相似,而且中間元素的原子量等於較輕和較重的兩個元素原子量之和的一半。例如鈣、鍶、鋇,性質相似,鍶的原子量大約是鈣和鋇的原子量之和的一半。氯、溴、碘以及鋰、鈉、鉀等元素也有類似的關係。然而更進一步,就會發現其它化學元素並不能滿足這些關係,所以並沒有引起化學家們的重視。法國人德尚寇特斯(B. De Chancortois,1820年-1886年)提出的關於元素性質的“螺旋圖”,德國的邁爾(1830年-1895年)發表“六元素表”,以及英國人約翰·紐蘭茲(1837年-1898年)發表的關於元素性質的“八音律”,但成果皆不盡理想。  門捷列夫為了找出元素之間的規律,做了大量的考察研究,獲得了一手的資料。1862年,他對巴庫油田進行考察時,重測了一些元素的原子量。在1860年代初的工作中,他把一些元素列成下面樣式的表格,這是元素週期表的雛形。  1869年3月,門捷列夫在他題為《元素性質與原子量的關係》的一篇論文中首次提出了元素週期律,發表了第一張元素週期表。這個表包括了當時科學家已知的63種元素,表中共有67個位置,尚有4個空位只有原子量而沒有元素名稱,門捷列夫假設,有這種原子量的未知元素存在。在表中,他還對銦、碲、金、鉍四種元素當時公認的原子量表示質疑。比如根據碲在元素週期表中的位置在碘的前面,門捷列夫認為碲的原子量應該比碘小,而不是當時人認為的比碘大。這是門捷列夫發現元素週期率的最初思想。在他的第一張元素週期表發表以後,門捷列夫對元素週期律繼續進行了深入研究。特別是重新審定了許多元素的原子量。在對元素的原子量進行審定之後,於1871年12月發表了他的第二個元素週期表。與他的第一張元素週期表相比,第二個元素週期表更完備、更精確、更系統。 門捷列夫在他的週期表裡為「未知元素」預留了空位,並依照這些未知元素應當具有的性質給他們起名為類硼、類鋁、類矽等等。在1869年門捷列夫首次發表元素週期律時,他的成果並不為當時的化學家們所認可。在隨後的幾年中,門捷列夫預言的類硼、類鋁、類矽等11種未知元素陸續被發現,即以後發現的鈧、鎵、鍺。這些元素的各種性質與門捷列夫的預言驚人地吻合,特別是後來發現的氦、氖、氬、氪、氙和氡又給元素週期表增加了新的惰性氣體。他的名著、伴隨著元素週期律而誕生的《化學原理》,在十九世紀後期和二十世紀初,被國際化學界公認為標準著作,前後共出了八版,影響了一代又一代的化學家。

  有許多的地名或事物的名稱和門捷列夫的名字有關。  聖彼得堡負責全國性及國際性精密量測的國家計量研究所,是以門捷列夫的名字命名,在旁邊有門捷列夫的紀念館,其中有照片,門捷列夫坐著的雕像,以上面繪有門捷列夫週期表的牆。  Twelve Collegia建築物在門捷列夫的時代是師範學院,現在是聖彼得堡國立大學的中心,有一個門捷列夫紀念博物館,前面的街也因此命名為門捷列夫街。  在莫斯科有門捷列夫化工大學。  原子序101號的合成化學元素,也依門捷列夫的名稱命名,其英文名稱為mendelevium,縮寫是Md(曾經用Mv),中文名稱為鍆,是一個金屬性的錒系超鈾元素,一般是由α粒子撞擊鑀原子來製備。  月球上在背對地球的一側有一個撞擊坑,命名為門捷列夫環形山。  俄羅斯科學院自1998年起頒發,表揚在科學及技術上的成就,之前是由蘇聯科學院從1962年開始頒發。  Google在2016年2月8日的多國首頁上放置紀念Doodle,以紀念門捷列夫誕辰182週年。
德米特里·伊萬諾維奇·門捷列夫(,1834年-2月8日-1907年-2月2日),19世紀俄國科學家,發現化學元素的週期性,依照原子量,製作出世界上第一張元素週期表,並據以預見了一些尚未發現的元素。