1869年俄国人门捷列夫（1834～1907年）发现元素的周期律，实际上就是向“原子不可分割”论埋下了一颗炸弹。当人们着手研究元素以及由它所形成的单质和化合物的性质为什么会随着元素原子量的递增而有周期性的变化，以及同族元素性质为什么相似的原因时，必然会对“原子不可分割”论产生种种疑点：
门捷列夫铜像元素和元素间为什么有这样紧密的联系呢？如果每个原子都是光秃秃的一颗不可分割的最小微粒，各自独立，互不相关，那么，元素间还有什么联系？门捷列夫又怎么能找到元素周期律的呢？
合理的分析虽说在当时很难被有的科学家所接受，而又不得不予以承认的，那就是否定“原子不可分割”论，相信原子不是不可分割的，原子有着复杂的结构；正是由于原子内部结构具有某种共同的因素，使元素和元素间的性质有着规律性的联系。元素周期律表明原子还是可以分割的。
门捷列夫的元素周期律开始动摇了原子是“不可分割的”这种根深蒂固的信念，而使这种信念受到摧毁性打击的则是放射性现象的发现。