Николаевичем Зининым Воскресенский был основателем школы русских химиков. Позже Менделеев писал о нем: «Принадлежа к числу учеников Воскресенского, я живо помню ту обаятельность безыскусственной простоты изложения и то постоянное наталкивание на пользу самостоятельной разработки научных данных, какими Воскресенский вербовал много свежих сил в области химии».

Под руководством Воскресенского и Куторги Менделеев выполнял свои первые химические исследования, сначала учебные, а затем и научные. Так, осенью 1853 года он занимался изучением жидкости, используемой для гальванопластики, а затем приступил к изучению состава некоторых минералов. По результатам исследований в июне 1854 была опубликована статья, которая и стала первой напечатанной работой ученого. Практические исследования Менделеев дополнил теоретическими рассуждениями. В 1855 году он представил диссертацию на тему «Изоморфизм[86] в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу».

В конце августа 1855 года Менделеев получил аттестат об окончании института. Он вполне мог продолжить работу при ГПИ, но состояние здоровья требовало смены климата. Дмитрий получил назначение на должность учителя естественных наук в симферопольскую гимназию. Есть сведения о том, что изначально Менделеев должен был отправиться в Одессу, а направление в Симферополь стало результатом канцелярской ошибки. Впрочем, департамент министерства отказался отменить это решение.

Начало педагогической деятельности

«Вторая служба» началась в 1855 году. В октябре Менделеев прибыл в Симферополь. Здесь, однако, выяснилось, что приступить к выполнению своих профессиональных обязанностей он не может. Шла Крымская война. Симферопольская гимназия, ввиду ее близости к военным событиям, была закрыта. Не желая терять время и прерывать свои научные изыскания, Менделеев стал искать возможность покинуть Симферополь. От своего знакомого он узнал, что в Одессе есть учительская вакансия. Оформив отпуск, Менделеев отправился в Одессу. Как оказалось, поездка в Крым стала не совсем бессмысленной. В Симферополе Дмитрий встретился со знаменитым врачом Пироговым. По просьбе своего петербургского коллеги Пирогов осмотрел Менделеева и нашел состояние его здоровья более чем удовлетворительным.

В ноябре 1855 года Менделеев прибыл в Одессу и вскоре был назначен старшим учителем математики и физики в гимназии при Ришельевском лицее. А через месяц его, учитывая склонности и научные интересы, перевели на должность преподавателя естественных наук. Молодой учитель с энтузиазмом принялся за работу. Уже в январе 1856 года он подал на рассмотрение директора лицея свою программу естественных наук и проект естественно-научного кабинета. Программа была утверждена, а кабинет предполагалось организовать по мере возможностей. Менделеев не долго украшал своим преподаванием одесскую гимназию. Его здоровье улучшилось, и он стал подумывать о продолжении научной деятельности в Петербурге или за границей. В Одессе соответствующих условий для этого не было. Но к возвращению в столицу ученый основательно подготовился. В Одессе он закончил работу над магистерской диссертацией, готовился к магистерским экзаменам. В мае 1856 года Менделеев вернулся в Петербург. К этому времени его уже включили в список молодых ученых, которых должны были направить в научную командировку в Европу.

Успех пришел быстро. В начале осени Менделеев защитил диссертацию на тему «Удельные объемы». Это была большая работа, затрагивающая широкий круг научных проблем. Через полтора месяца он защитил еще одну диссертацию на право чтения лекций. Материалом для нее стала вторая часть работы «Удельные объемы», посвященная строению и удельным объемам кремнистых соединений. Уже в начале 1857 годаМенделеев получил звание приват-доцента Петербургского университета, а весной приступил к чтению лекций. Несмотря на научные работы и преподавание, Менделеев находил время для популяризации естественно-научных знаний. Так, журнал Министерства народного просвещения зимой и в начале весны 1857 года опубликовал подготовленную им серию рефератов по разным предметам: физике, химии, биологии, географии и др. Молодой ученый интересовался и прикладными проблемами: опубликовал статью, в которой предлагал способы производства сушеного яичного белка, практическое применение жидкого стекла, занимался металлургическими процессами.

Первая попытка Менделеева устроить свою личную жизнь закончилась неудачей. Приехав в Петербург, Дмитрий Иванович стал часто бывать в доме Марка Ефимовича Каша. С ним и его семьей Менделеевы были дружны еще в Тобольске, где Каш в свое время работал управляющим аптекой. Осенью 1856 года было объявлено о помолвке нашего героя и Софьи Каш. Летом следующего года Менделеев гостил на даче у родителей своей невесты. Но в августе Софья неожиданно и по непонятным причинам дала жениху отставку. Позже она писала, что, только недавно переехав в Петербург, побоялась оставить семью и начать совсем новую жизнь на новом месте. Разрыв с Софьей Менделеев перенес очень тяжело.

За границей

В январе 1859 года Совет Петербургского университета принял решение, согласно которому Менделеев мог отправиться в заграничную командировку. К этому моменту Дмитрий Иванович уже не только читал лекции в университете, но и вел занятия в Кадетском корпусе и Михайловской артиллерийской академии. В долгожданную командировку он смог поехать только в апреле, после окончания занятий в этих заведениях.

Менделеев не имел четких предписаний относительно маршрута. Он мог остановить свой выбор практически на любом научном центре Европы. Месяц Дмитрий Иванович провел в поиске. За это время он посетил Варшаву, Краков, где побывал на соляных рудниках, Дрезден, Лейпциг, Франкфурт-на-Майне. В конце концов Менделеев решил остановиться в Гейдельберге, где в то время работали многие известные химики. Покидая Россию, Менделеев не знал, где будет работать, но четко представлял, чем именно станет заниматься. Еще в Петербурге ученый подготовил собственную программу исследований. Надо сказать, что научные планы нашего героя были грандиозны. Менделеев замахнулся на фундаментальное открытие. Основной задачей своей работы он видел нахождение связей между физическими и химическими свойствами веществ и установление закономерностей этих связей. Многообещающим направлением исследований в этой области казалось изучение сил сцепления частиц вещества. Эти силы Менделеев собирался определять, измеряя поверхностное натяжение жидкостей. Для этого он хотел исследовать капиллярные явления при различных температурах. Также ученый планировал изучать зависимость плотности различных жидкостей от температуры. Но лаборатория знаменитого химика Бунзена, в которой Менделеев первоначально собирался работать, не располагала соответствующим оборудованием. Тогда Дмитрий Иванович решил создать свою лабораторию. Два месяца он потратил на закупку необходимого оборудования. Для этого пришлось побывать в Бонне и Париже. Он решил создать лабораторию прямо в своей квартире. К первым измерениям ученый приступил в начале августа 1859 года.

Сразу нужно сказать, что своей главной цели — большого теоретического обобщения, Менделеев не достиг. Но в процессе работы он получил целый ряд ценных результатов и даже сделал свое первое крупное открытие. Изучая зависимость поверхностного натяжения от температуры, ученый предположил, что для каждой жидкости существует температура, при которой поверхностное натяжение исчезает. Весной 1860 года Менделеев подтвердил свое предположение экспериментально. Нагревая в запаянной емкости хлорид кремния, он установил, что при достижении определенной температуры жидкость переходит в определенное состояние, в наше время именуемое «критическим». Критическое состояние — равновесное состояние двух фаз, при котором свойства фаз становятся тождественными. В 1861 году в работе «О расширении жидкостей от нагревания выше температуры кипения» он дал определение своему термину «абсолютная температура кипения». В современной науке вместо этого понятия, введенного Менделеевым, используется термин «критическая температура», который в своих работах использовал химик Эндрюс. Но приоритет самого открытия, безусловно, принадлежит Менделееву.