Mendelejew hinterließ Lücken in seinem Periodensystem, weil die Eigenschaften bekannter Elemente andere, noch unentdeckte Elemente an diesen Orten vorhersagten. Als Mendeleev sein Periodensystem organisierte, erkannte er, dass diese Lücken gefüllt werden, wenn zukünftige Wissenschaftler neue Elemente identifiziert haben.
Mendelejew hat das Periodensystem auf der Grundlage bekannter Eigenschaften von Atomen erstellt, insbesondere der Atommasse, der Äquivalentmasse und der Wertigkeit. Diese Methode offenbarte sich wiederholende oder periodische Muster unter den Elementen, die auf eine inhärente Organisation schließen ließen. In einigen Fällen kollidierte die gemessene Atommasse eines Atoms mit seiner vorhergesagten Position im Periodensystem von Mendelejew. In diesen Situationen nahm Mendelejew richtigerweise an, dass die Messung falsch war, und er schätzte erfolgreich die richtige Atommasse.
In ähnlicher Weise sagte Mendeleev die Eigenschaften der Elemente voraus, die die Leerstellen in seinem Periodensystem füllen würden. Zum Beispiel nahm er die Entdeckung von Gallium (das Mendeleev Eka-Aluminium nannte) sowie mehrere Eigenschaften dieses Elements vorweg. Er schätzte Merkmale wie Atommasse, Dichte, Wertigkeit und sogar die Entdeckungsmethode von Gallium ziemlich genau ab. Seine Vorhersagen waren ähnlich beeindruckend bei der Vorhersage der Entdeckung von Scandium, Germanium und anderen Elementen; seine Vorhersagen waren jedoch nicht einheitlich genau. In mindestens drei Fällen führten die Lücken in seiner Tabelle nicht zur Entdeckung eines neuen Elements.
