Heutzutage können die Atommassen auf physikalischem Weg bestimmt werden (z.B. in der Massenspektroskopie). Mendeleev musst die Atommassen auf anderem Weg erhalten.
Mendeleev fand durch chemische Reaktionen die relativen Atommassen heraus, also Massen im Vergleich der Elemente untereinander.
Mendeleev war bekannt, dass das Verhältnis der Atommassen der bei einer bestimmten Reaktion beteiligten Elemente immer gleich ist. Dieses Massenverhältnis lässt sich experimentell ermitteln. Bei der vollständigen Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser erhält man ein Massenverhältnis H : O = 1 : 8. Da bekannt ist, dass immer zwei Wasserstoffatome mit einem Sauerstoffatom ein Molekül Wasser bilden, muss das Sauerstoffatom also achtmal schwerer sein als zwei Wasserstoffatome.
Setzt man nun die Masse von Wasserstoff (dem leichtesten Element) auf eine Atommasseneinheit (1 u) fest, so ergibt sich für Sauerstoff die Masse 1 u * 2 * 8 = 16 u.
Auf der Webseite von Physik2000 lässt sich einiges zum Atombau und auch zu den Atommassen finden.