Один из учеников Менделеева В. А. Яковлев писал о своих впечатлениях от лекции Менделеева, правда, относившихся к значительно более позднему времени — к концу 80-х годов: «Речь течет дальше и дальше. Вы уже привыкли к ней. Вы способны оценить ее русскую меткость, способность вырубать сравнения, как топором, оставить в мало-мальски внимательной памяти следы на всю жизнь. Еще немного — и вы, вникая в трудный иногда для неподготовленного ума путь доводов, все более и более поражаетесь глубиной и богатством содержания читаемой вам лекции». Яковлев говорит о фигуре Менделеева: «В ней хорошо все: и этот лоб мыслителя, и сосредоточенно сдвинутые брови, и львиная грива падающей на плечи шевелюры, и извивающаяся при покачивании головой борода. И когда этот титан в сумрачной аудитории, с окнами, затененными липами университетского сада, освещенный красноватым пламенем какой-нибудь стронциевой соли, говорит вам о мостах знания, прокладываемых через бездну неизвестного, о спектральном анализе, разлагающем свет, доносящийся с далеких светил, быть может уже потухших за эти сотни лет, что этот луч несется к Земле, — невольно нервный холодок пробегает по вашей спине от сознания мощи человеческого разума…»
В 1861 году Менделеев приступил также к преподаванию в Петербургском втором кадетском корпусе, в Корпусе инженеров путей сообщения, в Военно-инженерном училище и в Военно-инженерной академии. Одновременно он взял на себя редактирование большого курса общей технологии. Редактирование по существу состояло в полной замене взятого первоначально за основу немецкого руководства новым текстом, связанным с изучением русской промышленности. Первый выпуск, вышедший в 1862 году, был посвящен переработке сельскохозяйственных продуктов. Весь курс проникнут характерным для всех работ Менделеева стремлением поднять научно-технический уровень русской промышленности на основе последовательного применения передовых химико-технологических знаний.
Вскоре практическое применение науки охватило и другие отрасли. Менделеев купил небольшое имение Боблово вблизи Клина (90 километров от Москвы) и, проводя здесь долгие месяцы, вел важные исследования по применению удобрений в земледелии. Менделеев придавал этим опытам большое значение. В старости, подводя итог своим трудам, Менделеев на полях одной из работ, описывавших его труды в области сельского хозяйства, начатые в 60-е годы, писал: «Они важны для меня потому, что оправдывают все мое дальнейшее отношение к промышленности». Менделеев докладывал о своих экспериментах по применению удобрений на научных собраниях и побудил принять участие в работах ряд молодых исследователей, среди которых был К. А. Тимирязев — в будущем крупный исследователь в области физиологии растений. Следуя указаниям Менделеева, Тимирязев организовал в Симбирской губернии один из первых опытных сельскохозяйственных участков. Указывая на важность удобрений, Менделеев одновременно видел, какие широкие перспективы открываются перед земледелием созданием новых сортов культурных растений. Он писал: «При создании новых, человеку наиболее пригодных и выгодных пород растений и животных… наблюдая и дружа с природой, — ее обгоняют и творят в ней несуществующее… Если можно было дойти до производства тюльпанов желаемого цвета, то можно дойти и до производства из рябины — фрукта на славу по широте спроса, по вкусу и пользе…»
В 1865 году Менделеев защитил докторскую диссертацию «О соединении спирта с водой». Речь об этой работе будет идти дальше, когда мы подробнее остановимся на основных химических открытиях Менделеева. Работе «О соединении спирта с водой» принадлежит среди них почетное место.
В 1865 году Менделеев стал профессором Петербургского университета по кафедре технической химии (годом раньше — профессором Петербургского технологического института по кафедре химии). Он все больше развертывал свою научную деятельность в области технологии различных отраслей русской промышленности и, в частности, начал в эти годы изучение эксплуатации нефтяных источников, приведшее впоследствии к важным практическим и теоретическим результатам.
Два года спустя Менделеев получил кафедру неорганической химии в Петербургском университете. Почти четверть века она оставалась основным центром его педагогической и исследовательской работы. Менделеев решил свой курс неорганической (общей) химии читать на основе новых идей, объединить сумму химических знаний того времени в стройную дисциплину, пронизанную единым принципом, не только объясняющим особенности всех известных тогда химических элементов, но позволяющим даже указать свойства еще не открытых элементов. Открытие этого принципа явилось величайшей заслугой Менделеева. Оно было совершено в 1869 году.
В начале 1869 года Менделеев послал ряду химиков «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». В марте И. А. Меншуткин прочитал в Русском химическом обществе доклад Менделеева (по болезни не присутствовавшего на заседании). «О соотношении свойств с атомным весом элементов». Здесь Менделеев показал, что в ряду химических элементов, расположенных в порядке возрастания их атомных весов, химические свойства повторяются периодически через определенное число элементов.
Менделеев рассказывает, что он пришел к этому открытию, стремясь связать массу и химические свойства. Все тела природы, говорит Менделеев, обладают определенной массой. Между различными телами мы видим прежде всего количественные различия: одни тела обладают большей массой, другие меньшей. Наряду с этим мы видим также качественные различия между телами, и, отыскивая основу таких различий, мы приходим к качественно различным химическим элементам. Отсюда, говорит Менделеев, появляется мысль, что между массой и свойствами химических элементов существует связь и эту связь можно отыскать. «Искать же чего-либо, хотя бы грибов или какую-либо зависимость, нельзя иначе, как смотря и пробуя. Вот я и стал подбирать, написав на отдельных карточках элементы с их атомными весами и коренными свойствами, сходные элементы и близкие атомные веса, что быстро и привело к тому заключению, что свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса, причем, сомневаясь во многих неясностях, я ни минуты не сомневался в общности сделанного вывода, так как случайности допустить было невозможно».
На базе периодического закона написана известная книга Менделеева «Основы химии», много раз издававшаяся на всех европейских языках. Во всем мире преподавание и дальнейшее развитие химических знаний опиралось в дальнейшем на внимательное изучение идей и книги русского химика. Менделеев хорошо понимал, что его открытия имеют мировое значение. Вместе с тем он подчеркивал, что, подготавливая «Основы химии», он исходил также из насущных интересов своей родины, для которой химическая наука и ее практическое применение были особенно важными. В предисловии к «Основам химии» Менделеев писал: «Расширяя понемногу пяди научной почвы, которые успели уже завоевать русские химики, выступающее поколение поможет успехам Родины больше и вернее, чем многими иными способами, уже перепробованными в классической древности, а от предстоящих завоеваний — выиграют свое и общечеловеческое, проиграют же только мрак и суеверие. Посев научный взойдет для жатвы народной. Стараясь познать бесконечное, наука сама конца не имеет и, будучи всемирной, в действительности неизбежно приобретает народный характер, даже более или менее единоличные оттенки. Потребность же подготовки и призыва к разработке истинной науки для блага России — очевидна, настоятельна и громадна».
Исходя из постоянного стремления сочетать теоретические работы с практической помощью русскому хозяйству, Менделеев продолжал изучать вопросы промышленности, в особенности нефтяной. В связи с этим в 1877 году он побывал в Соединенных Штатах Америки и затем выпустил книгу «О нефтяной промышленности в Северо-Американском штате Пенсильвании и на Кавказе». В этой книге Менделеев говорит не только о специальных вопросах, но и впечатлениях от быта и нравов, с которыми он столкнулся, о людях и их судьбе. Уже первые, нью-йоркские, впечатления заставили Менделеева обратить внимание на большое число бездействующих предприятий. Собеседники рассказали ему о кризисе. Менделеев видел здесь безработных, нищету. Далее, в Пенсильвании, он обратил особое внимание на печальную судьбу изобретателей, чьи предложения оказались в данный момент невыгодными капиталистическим фирмам. Менделеев сумел подметить хищническое истребление природных ресурсов, в частности уничтожение лесов. «Нажива стала единственной целью…», — пишет Менделеев об американской промышленности.
Впечатления Менделеева не ограничивались нефтяной промышленностью. Он пишет о преследовании негров, о торгашеском духе американской печати, об эксплуатации рабочих. Менделеев говорит, что в Америке было бы жутко жить людям, стремящимся к прогрессу и верящим в цивилизацию. Подводя итог своим впечатлениям и впечатлениям своих спутников, излагая замечания, которыми они обменивались на обратном пути, Менделеев говорит: «Всем было ясно, что в Северо-Американских Штатах выразились и получили развитие не лучшие, а средние и худшие стороны европейской цивилизации…Новая заря не видна по ту сторону океана».
Ниже, говоря о вкладе Менделеева в различные области науки и техники, мы вернемся к его идеям, относящимся к нефти и нефтяной промышленности, и увидим, что ее изучение натолкнуло Менделеева на широкие теоретические обобщения. В американской нефтяной промышленности 70-х годов Менделеев столкнулся с пренебрежительным отношением к геологическому исследованию нефтяных районов. Он видел иную перспективу — широкие, основанные на научном анализе поиски новых нефтяных районов и рациональное использование наличных нефтяных ресурсов. Менделеев разрабатывал теорию происхождения нефти, связанную с его общими химическими, физическими и биологическими идеями и в то же время указывающую пути поисков новых нефтяных месторождений.