В 1875 году француз Лекок де Буабодран открыл новый элемент. Химик назвал его галлием, в честь исторического названия Франции. Реально открытый галлий пришел на смену гипотетическому экаалюминию. В 1879 году шведский химик Нильсон открыл скандий, место которому в системе Менделеева уступил экабор. Экасилиций был заменен в 1886 году германием, который открыл немец Винклер. Справедливость и важность периодического закона блестяще подтвердилась на практике. Но не следует думать, что только после открытия предсказанных Менделеевым элементов периодический закон получил признание. Весной 1871 года ученый отправился в очередную заграничную командировку. Ее целью была закупка необходимых для исследований минералов. В поездке Дмитрий Иванович встречался со многими европейскими учеными, обсуждал с ними периодический закон и свою систему элементов. Выводы Менделеева получили одобрение со стороны многих иностранных коллег. Позже по поводу системы элементов даже возникла полемика о приоритетах. Дело в том, что еще в 1864 году немецкий химик Лотар Мейер создал таблицу из 27 элементов, расположив их в порядке возрастания атомных весов и сгруппировав по валентности. Но теоретических обобщений, подобным периодическому закону Менделеева, немецкий ученый не сделал. Да и полную таблицу всех элементов он создал в 1870 году, то есть уже после выхода «Опыта системы элементов». Однако следует заметить, что некоторые ученые не признавали справедливости закона и многие не понимали и не признавали его фундаментального характера. Для полного признания потребовалось немало времени.
70-е годы
Жизнь и работа Менделеева в этот период была тесно связана с Петербургским университетом. Карьера ученого складывалась довольно успешно. В начале 1870-х годов Дмитрию Ивановичу поручили составить отчет о деятельности университета. Он не переставал заботиться о реорганизации работы учебных заведений, особенно в области преподавания химии и других естественных наук. Кроме того Менделеев добивался улучшения финансирования лабораторий, издания учебных пособий, предоставления больших прав студентам, предоставления женщинам возможности получения образования. Книга Менделеева «Основы химии» к 1877 году выдержала уже три издания и вытеснила устаревшие учебники. Около пятидесяти лет она оставалась основным русскоязычным учебным пособием по химии.
В 1872 году Дмитрий Иванович взялся за новую научную проблему. Он приступил к исследованиям упругости газов. Что же заставило его так резко поменять сферу своих научных интересов? Во-первых, к этому времени он разработал основные положения учения о периодичности. Теперь оставалось только ждать подтверждения открытия и его признания. Во-вторых, мы помним, что еще в начале своей научной деятельности Менделеев занимался физической проблемой и даже сделал довольно серьезное открытие — установил существование критических температур. Эта сфера интересов была довольно близка к свойствам газов. В-третьих, в те времена все еще актуальной оставалась гипотеза существования «мирового эфира», гипотетической всепроникающей среды, передающей свет, тепло, гравитационные силы. Менделеев считал, что при изучении крайне разреженных газов можно выявить свойства эфира. Наконец последним по порядку, но не по значению фактором можно считать заинтересованность сходной проблемой Русского технического общества. Общество интересовало изучение свойств газов при высоком давлении. Этот интерес был связан с работами по усовершенствованию огнестрельного оружия. Русское техническое общество взяло на себя финансирование исследований.
Конечно же, выделить эфир и проанализировать его свойства Менделееву не удалось. Но в ходе исследований он разработал немало новых методик, получил много ценных фактических результатов и сделал одно заметное теоретическое обоснование: вывел уравнение состояния идеального газа, в котором впервые применил универсальную газовую постоянную. Введение газовой постоянной сыграло немалую роль в развитии физики газов и термодинамики. При этом следует сказать, что задания Технического общества ученый так и не выполнил. Но к этой истории мы еще вернемся. Менделеев продолжал изучать и свойства растворов. В 1873–1874 годах в своих лекциях он ввел понятие равновесия в растворах.
Летом 1876 года Дмитрий Иванович вместе со своим помощником В. А. Гемилианом совершил поездку в Америку. Ученые были представителями Русского химического общества на Всемирной выставке в Филадельфии, посвященной столетию США. Но не менее важной целью поездки было изучение заокеанских нефтяных промыслов. Вернувшись на родину, Менделеев, со свойственной ему работоспособностью, за очень короткий срок написал книгу «Нефтяная промышленность в Северо-Американском штате Пенсильвания и на Кавказе», которая содержала ценные сведения и их анализ и пользовалась большой популярностью.
Менделеев не оставлял своего увлечения изобразительным искусством. Он не только посещал художественные галереи, покупал картины, копии и репродукции. По средам он устраивал в своей квартире импровизированный художественный кружок. На «художественных средах» у Менделеева бывали Репин, Куинджи, Крамской, Шишкин и многие другие известные художники.
Нужно сказать и об изменениях в личной жизни ученого. Его отношения с женой уже давно оставляли желать лучшего. В конце концов между супругами произошел разрыв. Весной 1877 года Феозва Никитична с детьми уехала в Боблово. Менделеев предоставил одну из комнат университетской квартиры своей сестре Екатерине Ивановне Капустиной и ее дочери.
(Капустины находились в стесненных материальных обстоятельствах.) Вместе с ними у Менделеева поселилась и подруга племянницы Анна Попова, студентка Академии художеств. Вскоре ученый был покорен обаянием, красотой и непосредственностью девушки. Он долго не позволял проявиться своим чувствам. В 1878 году Менделеев перенес плеврит. Известный врач С. П. Боткин посоветовал Дмитрию Ивановичу какое-то время пожить в более теплом климате. Коллеги выхлопотали ему заграничную командировку. Ее целью было изучение воздухоплавания и сопротивления среды. Ученый покинул Россию в надежде поправить здоровье и забыть о своем увлечении девушкой, которая была младше его на 24 года. В первом начинании Менделеев, возможно, и преуспел, а вот во втором потерпел крах. Но об этом позже.
В Россию Дмитрий Иванович вернулся весной 1879 года. Он отчитался о командировке проектом управляемого аэростата и статьей о современном состоянии воздухоплавания. Эта проблема очень заинтересовала ученого. Уже в 1880 году вышел первый том его книги «О сопротивлении жидкости и воздухоплавании». Излагать содержимое книги мы не считаем нужным, скажем только, что Николай Егорович Жуковский, основоположник аэродинамики, высоко ценил достижения Менделеева в этой области.
Менделеев и Петербургская академия наук
Неприятным и даже скандальным образом сложились взаимоотношения между Менделеевым и Петербургской академией наук. Этим взаимоотношениям мы хотим уделить особое внимание, поскольку они хорошо характеризуют личность Дмитрия Ивановича. Здесь хотелось бы еще раз подчеркнуть, что мы не ставили себе целью идеализировать наших героев, а стремились к созданию реалистичных портретов.
В 1874 году несколько академиков, в том числе Зинин и Бутлеров, предложили избрать Менделеева адъюнктом Академии по химии. Но против кандидатуры Дмитрия Ивановича проголосовало 11 академиков, при 8 «за». Отклонение кандидатуры Менделеева стало результатом простой интриги. Не желая отказать довольно известному ученому лично, академики проголосовали против выделения адъюнктуры химии вообще. Возможные причины нежелания академиков видеть Дмитрия Ивановича своим коллегой мы изложим ниже. В 1876 году Менделеев все же стал членом-корреспондентом Академии, но не по химии, а по физике. Ученый написал Академии благодарственное письмо, впрочем, не без элементов иронии: «Императорская С.-Петербургская академия наук избранием в свои члены-корреспонденты оказала мне такую высокую честь, какая не соответствует моей скромной деятельности на поприще наук».