Сергей Васильевич был сдержан в обращении со своими учениками и сотрудниками, и его доброе отношение внешне проявлялось только в особенно трудное время для них. Так, один из сотрудников кафедры — это было в 1919–1920 годы — вместе с престарелой матерью очень страдал от холода. Сергей Васильевич сам принес ему дров, которых у него самого было немного, и он с Анной Петровной приобретал их в обмен на ее картины. Когда одна из препараторов лаборатории, проработав несколько месяцев в лаборатории, заболела туберкулезом, он очень много материально помогал ей и ее родителям.

Сергей Васильевич был требователен не только в исследовательской, но и в преподавательской работе. В первые годы работы в Военно-медицинской академии он не имел в своем распоряжении достаточно подготовленных помощников, и ему приходилось очень много времени тратить на педагогическую работу: он не только читал курсы неорганической химии и органической, но даже принимал коллоквиумы по практическим занятиям по неорганической химии. На экзаменах он требовал от студентов отчетливых знаний в пределах учебников. Некоторым студентам приходилось являться сдавать экзамен по нескольку раз, но в конце концов Сергей Васильевич добивался от них достаточно хорошего усвоения знаний. С течением времени Сергей Васильевич привлек преподавателей к приему от студентов сначала коллоквиумов, а потом и экзаменов по неорганической и органической химии.

Сергей Васильевич не очень любил читать лекции, но всегда внимательно готовился к ним. Лекционному эксперименту он придавал большое значение и требовал, чтобы опыты были обставлены очень тщательно.

В конечном итоге Сергею Васильевичу в этот период не только удалось восстановить лабораторию кафедры общей химии, временно утратившую свою былую славу, но и предпринять в ее стенах новые исследования.

Недостаток электроэнергии не позволял Сергею Васильевичу в лаборатории проводить опыты, требующие круглосуточного применения высоких температур. Казалось, проще всего эти опыты прекратить. Но Сергей Васильевич и тут нашел выход. Он обратился в Совет по управлению городским водопроводом и получил разрешение поставить необходимые для этой работы термостаты на фильтроозонной станции.

В лаборатории недостаток в реактивах и химической посуде — Сергей Васильевич с преподавателями кафедры отправляется по различным учреждениям и складам, и кафедра получает 40 ящиков посуды и большое количество различных реактивов.

В Петрограде не хватает продуктов питания, и Сергей Васильевич со свойственным ему упорством работает на огороде, обеспечивая себя и свою семью овощами. Анна Петровна Остроумова-Лебедева вспоминала:

«В 1918 году мы никуда на лето не уезжали. Сергей Васильевич решил развести огород. Питание наше в то время было очень скудно. Он потратил много энергии и настойчивости, чтобы выхлопотать себе, своим сотрудникам по кафедре и младшим служащим одно пустопорожнее место недалеко от Финляндского вокзала. На огороде я и Сергей Васильевич все делали сами, без посторонней помощи. Пришлось очищать место от щебня, кирпича и всякого строительного мусора. Сергей Васильевич вскапывал и сколачивал гряды. Я мотыгой разбивала и мельчила землю, мочила семена, давала им прорасти и сеяла. Осенью сняли с наших гряд 66 пудов овощей».

В последующие годы Сергей Васильевич и Анна Петровна достигли в этом несвойственном для них труде таких успехов, что выращенная ими репа весила по семь фунтов каждая и экспонировалась на сельскохозяйственной выставке в Москве.

В архиве Академии наук хранится много документов, характеризующих многогранную деятельность Сергея Васильевича в этот период. Он принимал участие в совещаниях о возможности получения каучука путем синтеза из отечественного сырья, проводимых в Москве, читал лекции по каучуку на резиновых заводах, составлял список книг, которые надо издать по каучуку на русском языке, принимал участие в создании медицинского факультета Петроградского университета, участвовал в работе комиссии по реорганизации Эрмитажа…

Но основное внимание Сергея Васильевича и в эти годы, как и всегда, было сосредоточено на исследовательской работе.

Помимо явлений полимеризации органических соединений, связанных с перспективой синтеза каучука, на кафедре изучались вопросы адсорбции с точки зрения химической защиты, а также действие отравляющих веществ на волокнистые материалы. В 1924 году С. В. Лебедевым была написана и издана книга «Отравляющие вещества в военном деле». Научно-исследовательская работа велась под руководством Сергея Васильевича сначала преподавателями кафедры, а в последующие годы также прикомандированными врачами и сотрудниками, не принадлежащими к составу академии и приходящими в лабораторию для усовершенствования.

В стенах Военно-медицинской академии Сергей Васильевич начинает, а затем широко развивает работы по полимеризации различных непредельных соединений под влиянием силикатов. Он установил взаимосвязь между химической структурой непредельных соединений и их способностью полимеризоваться под влиянием силикатов. Особенно подробно он изучал полимеризацию в этих условиях углеводорода изобутилена.[9]

А. М. Бутлерову в свое время удалось выделить только димер и тример изобутилена, которые представляют собой продукта взаимного присоединения друг к другу соответственно двух и трех молекул исходного углеводорода. Сергею Васильевичу удалось выделить более высокомолекулярные формы, а в дальнейшем найти условия получения и высокомолекулярных продуктов, молекулярный вес которых исчисляется несколькими тысячами. Эти работы Сергея Васильевича послужили теоретической основой синтеза высокополимерного продукта, называемого полиизобутилен, который в настоящее время находит широкое применение как антикоррозионное покрытие, стойкое к различным агрессивным средствам.

Изучение действия силикатов на различные непредельные соединения, проводимое С. В. Лебедевым, показало, что при этом процессе происходит ряд разнообразных химических превращений: полимеризация, деполимеризация, изомеризация и другие. Именно благодаря этому подобные катализаторы находят широкое применение в нефтеобрабатывающей промышленности для осуществления каталитического крекинга нефтепродуктов и полимеризации непредельных газообразных углеводородов с целью получения высококачественного моторного топлива.

Работами С. В. Лебедева было теоретически обосновано внедрение подобных катализаторов в нефтеобрабатывающую промышленность. Это было в какой-то мере продолжение работ русского химика Л. Г. Гурвича, который впервые наблюдал способность природного алюмосиликата флоридина вызывать полимеризацию непредельных углеводородов.

Вторым направлением исследований, проводимых Сергеем Васильевичем в лаборатории общей химии Военно-медицинской академии, явилось изучение присоединения водорода к непредельным соединениям в присутствии катализаторов. Реакция присоединения водорода к непредельным соединениям имеет большое теоретическое значение для понимания химической природы этих веществ. Эта реакция изучается и в настоящее время многими исследователями. Закономерности, установленные С. В. Лебедевым с сотрудниками при этом процессе, в дальнейшем неоднократно были подтверждены различными учеными. На основе своих исследований Сергей Васильевич предложил метод установления химической структуры веществ, представляющих смесь непредельных соединений по скорости присоединения водорода. Этот метод сейчас находит широкое применение при решении вопроса о структуре тех или иных непредельных соединений.

Однако работы С. В. Лебедева по гидрогенизации непредельных соединений имеют не только теоретический интерес. Они имеют большое значение и при разработке синтеза различных органических соединений. Установленные закономерности позволяют сознательно и строго научно осуществить присоединение водорода к различным веществам в заданном направлении и обеспечить получение полупродуктов, необходимых для синтеза различных веществ. Процессы каталитической гидрогенизации имеют большое значение и для нефтеперерабатывающей промышленности. Закономерности, установленные С. В. Лебедевым, позволяют рационально решить такие важные задачи, как стабилизация нестойких нефтепродуктов, богатых непредельными соединениями, за счет присоединения к ним водорода в присутствии катализаторов. Они позволяют также осуществить переработку тяжелых нефтяных остатков с целью получения бензинов, дизельных и реактивных топлив и смазочных масел. Несколько забегая вперед, заметим, что в 1930 году работы Сергея Васильевича с сотрудниками по гидрогенизации были отмечены Комитетом по химизации народного хозяйства СССР при Совете Народных Комиссаров СССР премией имени Ф. Э. Дзержинского.