Учительский дебют в Симферополе, однако, не состоялся. Из-за военных действий на полуострове занятий в гимназии не предполагалось. Удалось добиться перевода в Одессу, куда Менделеева и намечалось направить «по предварительному распределению». Там он провел полгода, учительствуя в гимназии при Ришельевском лицее и одновременно занимаясь научными исследованиями: благо для этого были время, библиотека и — что особенно важно — лаборатория.
Гимназия при Ришельевском лицее в Одессе, где Д. И. Менделеев преподавал в 1855–1856 гг. Литография
Он с головой ушел в «химию паров», уточняя отношения объемов химически соединяющихся газов, пытался проследить, насколько и чем именно они отличаются от весовых отношений тех же тел. Он исправлял десятки измерений своих предшественников. Наконец, он увидел, что нагромождение ошибок в химической литературе, относящейся у этому вопросу, настолько велико, что надо проверять все подряд. И он, не колеблясь, принялся за эту титаническую работу. Каждое осуществляемое им измерение удельных объемов химически соединяющихся тел ложилось прочным камнем в фундамент здания химической науки, еще только формировавшейся, еще только вырабатывающей методы исследования, только нащупывающей опорные пункты для новых теоретических построений. Недаром, приступая вскоре к ведению дневника, Менделеев открывает его эпиграфом — цитатой из Жорж Санд: «Объекты в науке не возникают неожиданно. Если они сверкнут иногда, как свет, в открытиях, то в виде фактов, которые, прежде чем им довериться, должны быть установлены основательнейшим и добросовестнейшим образом».
С рукописью «Об удельных объемах» Д. И. Менделеев во время отпуска прибыл в Петербург и подал ректору университета прошение о представлении ее в качестве диссертации на степень магистра химии. Защита прошла блестяще 9 сентября 1856 года.
А через три дня Менделеев подал исполняющему должность ректора В. Я. Буняковскому еще одну бумагу: «Окончив испытание и защищение на степень магистра химии и имея желание остаться при С.-Петербургском университете, покорнейше прошу ваше превосходительство дозволить мне в течение следующей недели представить и защищать предварительное чтение “О строении кремнеземистых соединений”».
В этой работе речь шла о химии стекловарения. Двадцатидвухлетний магистр химии по-своему прощался с прошлым. Ведь стеклоделание было первой технологией, с которой Менделеев познакомился еще в детстве на заводике под Тобольском. Вторая диссертация объясняла добытые опытом законы стекольного производства с точки зрения большой науки. Взгляды Менделеева на природу кремнеземистых соединений, выраженные в диссертации, а также в полностью принадлежащей ему теоретической части книги «Стекольное производство» (1864), были новы по сравнению с существовавшими в то время воззрениями и представляли собой дальнейший шаг в развитии науки о стекле.
Диссертация «Строение кремнеземистых соединений» на звание приват-доцента Петербургского университета была защищена Д. И. Менделеевым 21 октября 1856 года. После соблюдения всех бюрократических формальностей, 9 января 1857 года Дмитрий Иванович официально вступил в должность. Одновременно он был избран секретарем физико-математического факультета. Кроме чтения лекций по органической химии и выполнения других университетских обязанностей, он активно сотрудничает как популяризатор науки с «Журналом Министерства народного просвещения», дает и частные уроки (дополнительный приработок к скромному университетскому жалованью был не лишним).
Д. И. Менделеев в 1855 г.
В это же время он влюбляется в Сонечку Каш — 16-летнюю дочку приехавших из Тобольска в Петербург знакомых семьи Менделеевых. Через ее родителей Дмитрий Иванович сделал девушке предложение и был объявлен женихом. О своей помолвке Менделеев писал родным и товарищам, получал от них поздравления и пожелания семейного счастья. Был уже назначен день и определена церковь для венчания. Но накануне свадьбы Сонечка решительно заявила отцу, что не хочет выходить замуж. На старости лет она написала несколько страничек воспоминаний об этой истории. Объяснение выглядит наивно, по-детски: «При виде своей комнатки, в которой я провела столько лет счастливого детства, при мысли, что скоро надо покинуть это дорогое, родное гнездышко, расстаться с горячо любимой мамашей и уехать куда-то далеко, навсегда, с человеком, которого не так люблю, как бы хотела любить, — я залилась горькими, неутешными слезами».
Дмитрий Иванович тоже плакал, получив отказ. Его служанка, пришедшая в дом невесты, жаловалась, что он никуда не выходит, только пьет воду и лежит, как бы не заболел.
На четвертый день появился сам Менделеев, пожелавший все-таки объясниться с невестой. «Он быстро подошел ко мне, взял за руки и заплакал, — продолжает вспоминать старенькая Сонечка (Софья Марковна Фогель). — Я чувствовала, как горячо целовал он руки и как они были мокры от слез. Мне никогда не забыть этой тяжелой минуты нашей разлуки. Тогда я в первый раз сама поцеловала его крепко в лоб, и в этот момент мне показалось, что он для меня дороже и ближе всех других, после мамаши, и у меня на языке уже были слова: “Я, я люблю вас…" Но я не произнесла этих слов вслух и наша судьба была решена…»
Намечавшаяся свадебная поездка за границу, разумеется, тоже не состоялась. За границу он поедет один в апреле 1859 года. В научную командировку. Он мечтал об этом с тех пор, как окончил институт. Помните о желательности посещения выпускником иностранных академий говорилось в отзыве академика Фрицше? Но теперь он едет уже не просто как подающий надежды. Едет, успев зарекомендовать себя как блестящий молодой ученый.
Д. И. Менделеев отправился за границу, чтобы личным общением с иностранными химиками и слушанием специальных курсов расширить свой кругозор, а главное — иметь условия для самостоятельной экспериментальной работы, каких нигде в России не было. Темою своих исследований он наметил изучение вопроса о связи между сцеплением жидкостей, их физическими свойствами и весом их химической молекулы. Метод работы, выбранный Менделеевым, состоял в наблюдении высот поднятия жидкостей в капиллярных трубках, которые являются мерой сцепления. Эта обширная и увлекательная область требовала точнейших наблюдений, а следовательно — точнейших приборов, химически чистых веществ, чистого, удобного, спокойного места для работы. И что немаловажно — с хорошим климатом, учитывая состояние здоровья Дмитрия Ивановича. В поисках такого места он объехал несколько университетских городов Германии и наконец остановился в Гейдельберге.
Старейший в Германии Гейдельбергский университет, основанный в 1386 году, пользовался в середине XIX века большой популярностью среди ученых всех стран. Отовсюду в него стремилась молодежь, желавшая работать под руководством знаменитых химиков и физиков. Менделеев был принят в лаборатории химика Роберта Бунзена, но она оказалась переполнена студентами. К единственным точным весам — главному инструменту задуманных опытов — устанавливалась очередь. Поэтому Менделеев стал искать предлог, чтобы расстаться с лабораторией.
Предлог нашелся сам собою и оказался не надуманным. Сосед по столу, добродушнейший Курциус, работал с сернистыми соединениями. Их запах вызывал у Менделеева боль в груди. Русский химик выразил признательность хозяину лаборатории за радушие, но сообщил, что неудачное соседство вынуждает его, однако, искать уединения.
Менделеев снял помещение. За измерительными инструментами съездил в Париж к лучшему мастеру Саллерону. Заказал там и некоторые препараты. Дороже, чем в Германии, но качественнее.
3 декабря он отправил обстоятельное письмо коллеге Л. Н. Шишкову в Петербург, где, в частности, сообщает: «Приехавши из Парижа с богатым запасом всего мне необходимого, я начал много работать. Провел себе в квартиру газ, одну комнату обратил в лабораторию, в другой — делаю наблюдения. Первое время работал так много, что утомился и в конце августа поехал отдохнуть в Швейцарию с Сеченовым, которого вы, кажется, знаете. Наслаждения оживили меня; побывали мы на Риги, на С.-Готардской дороге, на Фурке, Гримзене, в Бернском Оберланде. После 12-дневного отдыха я до сих пор сижу над своей капиллярностью. Первое время, месяца два, употребил на кучу предварительных исследований, столь необходимых в работе, так новой для меня. Теперь уже дошел до той скорости работы, какую перейти невозможно. Средним числом для каждого тела надо три дня: день — приготовить, калибровать и вычислять трубки, другой — очистить тело, третий — наблюдать капиллярность и удельный вес. Уже много органических соединений переработано мной: гомологические жирные кислоты и алкооли, эфиры, алдегиды, ароматические некоторые углеродистые водороды, глицерин, молочная кислота. Для конца работы надо еще, как оказалось теперь, определить те же данные при возвышенных температурах. Выводы, каких достиг теперь уже, не имеют пока большой общности, но я надеюсь достичь этих общих результатов, надо только еще тел двадцать изучить».
Н. Житинский, А. Бородин, Д. Менделеев и В. Левинский в Гейдельберге.1860 г
Упомянутый в этом письме Сеченов — не кто иной, как основоположник русской физиологической школы. Он на пять лет старше Менделеева и после Гейдельберга остался его большим другом. Вообще, в Гейдельберге Менделеев встретил много русских. В том числе химиков Н. Бекетова, В. Савича, позже подъехал А. Бородин.
В круг общения Менделеева входили также совсем молодые ученые С. Боткин и И. Вышеградский, писательницы Т. Пассек (двоюродная сестра А. Герцена) и Марко Вовчок. Менделеев с Бородиным устроили рождественские каникулы в Париже. В следующем году Дмитрий Иванович позволил себе побывать в Италии. Но после краткосрочных развлечений он с особым рвением вновь принимался за работу. И уж никак нельзя назвать отдыхом поездку в Карлсруэ.
В Карлсруэ, находящемся недалеко от Гейдельберга, с 3 по 6 сентября 1860 года проходил Первый международный конгресс химиков, который считается вехой в становлении и развитии этой науки. Необходимость конгресса была вызвана тем, что исследователи буквально перестали понимать друг друга. Его инициатор, немецкий профессор, автор теории ароматических соединений Август Кекуле, исходил из того, что почвой для разногласий служит различное толкование химиками таких понятий, как атом, молекула, эквивалент. Кекуле наметил ряд г