Но вернемся к работе Менделеева. В 1863 году он вплотную приступил к своей «третьей службе». Дмитрий Иванович и до этого интересовался промышленностью и технологическими процессами, но теперь этот интерес стал востребованным. Нефтепромышленник В. А. Кокорев предложил ученому осмотреть его химические заводы вблизи Баку и дать советы по оптимизации их работы. В конце лета Менделеев взял отпуск и отправился в путь. В ходе поездки он вполне оправдал ожидания заказчика и дал несколько ценных рекомендаций. Ученый понимал важность нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и ратовал за их развитие. Но его идеи несколько опережали возможности и потребности времени. Так, он предлагал начать строительство нефтеперерабатывающего завода в Нижнем Новгороде и использовать нефтяное месторождение полуострова Челекен.

В 1865 году Менделеев получил возможность на практике заняться агрономией, которой также интересовался. Он приобрел имение Боблово, расположенное неподалеку от Клина. К сельскохозяйственным работам в имении ученый отнесся с чувством, с толком, с расстановкой. Он закупил хороший инвентарь, семена, удобрения. В Боблово Менделеев не только вел хозяйство, используя современные методики, но и проводил целый ряд опытов и исследований. Через 5 лет урожай зерновых культур в имении Дмитрия Ивановича был в два раза выше, чем у соседей. Это стало предметом искренней гордости ученого.

Менделеев в качестве депутата от Петербургского университета принимал самое деятельное участие в работе Съезда сельских хозяев и Вольного экономического общества. В 1867 году он был назначен техническим экспертом от России на Всемирной выставке в Париже. К этой обязанности Дмитрий Иванович относился очень серьезно и вскоре после возвращения на родину опубликовал книгу «О современном развитии некоторых химических производств в применении к России и по поводу Всемирной выставки 1867 года».

Ну и, конечно же, Менделеев продолжал интенсивную научную работу. Но от первоначального направления исследований ему пришлось отказаться. Казалось бы, при составлении «Органической химии» нужно было только скомпилировать имеющиеся сведения по данному предмету. Но уже в этой книге Дмитрий Иванович излагает собственное учение о пределах, сыгравшее важную роль в классификации органических веществ (поскольку учение о пределах не актуально на данный момент, мы не углубляемся в подробности).

Третий выпуск «Технологической энциклопедии», над которой работал Менделеев, содержал сведения о производстве спирта. Этот вопрос заинтересовал Дмитрия Ивановича и с научной, и с технологической точки зрения. В 1863 году он приступил к исследованиям. Вначале Менделеев занимался конструированием спиртометров. Затем установил удельные веса спиртоводных растворов различной концентрации при нескольких температурах, нашел связь между плотностью растворов, концентрацией и температурой. В январе 1865 года Дмитрий Иванович защитил диссертацию «О соединении спирта с водой».

Здесь нужно развеять один очень распространенный миф. Тема диссертации Менделеева стала основой распространенной легенды о том, что ученый «открыл» оптимальную крепость водки. Это далеко от действительности. В ходе работы Менделеев производил подробные измерения плотности спиртоводных растворов от 100 % до 40 %. В своей работе ученый использовал весовые проценты. 40 % по весу соответствует 47,4 % по объему при температуре 20 °C. Также он установил, что наибольшее сжатие[88] характерно для 46 %-ного раствора. В то же время привычная нам «сорокоградусная» водка (40 % по объему) содержит примерно (в зависимости от температуры) 33,4 % спирта по весу. Приведенная ниже цитата из диссертации хорошо показывает, что Менделеев вообще мало исследовал растворы подобной концентрации:

«Оставалось сделать определения в пространстве от 40 % до 0 % (по весу), здесь я сделал только немногие определения и притом довольно спешно (эти определения были сделаны в последних числах апреля и в первых числах мая перед самым моим отъездом за границу (на лето 1864 года), поэтому для них не ручаюсь в той степени точности, какую имеют другие определения».

Вот что вспоминал о защите диссертации Дмитрием Ивановичем Менделеевым известный геолог А. А. Иностранцев: «Диспут был необыкновенно оживленный и собрал очень много народу и почти всех химиков Петербурга. Особенную энергию в нападении и отчасти злость и иронию высказал Н. Н. Соколов. Д. И. Менделеев с непонятным для нас хладнокровием почти каждое нападение отпарировал ясно и просто, так что его ответы возбуждали общие симпатии и из этого диспута можно было сделать заключение, что Н. Н. Соколов не оценил и невзлюбил Д. И. Менделеева. Не так отнеслись после провозглашения Менделеева доктором публика и студенты, устроив ему форменную овацию».

Вскоре после защиты диссертации Менделеев был утвержден в звании профессора Петербургского университета по кафедре технической химии. Через год он получил казенную квартиру, которая примыкала к химическим лабораториям университета. В 1867 году Дмитрий Иванович стал заведующим кафедрой общей химии Петербургского университета.

Уже после возвращения из-за границы Менделеев вместе с другими химиками подумывал об организации химического общества. Но тогда это начинание не получило своего продолжения. В конце 1867 — начале 1868 года в Петербурге прошел Первый съезд русских естествоиспытателей. Заседание секции физики и химии открыл наш герой. В частности, на съезде ученые-химики приняли решение создать в Петербурге Химическое общество. Уже 1 февраля 1868 года Менделеев на заседании комиссии по организации Общества зачитал составленный им проект устава. Комиссия собиралась у Дмитрия Ивановича и именно его можно считать главным организатором Общества. С осени Общество начало активную работу. На его первом заседании был избран президент. Им, однако, стал не Менделеев, а Н. Н. Зинин — его старший и более именитый коллега. Сам Менделеев вошел в комиссию по подготовке работы журнала Общества. В работе Общества и его журнала он впоследствии принимал самое активное участие.

Но настала пора рассказать об открытии, сделавшем молодого русского ученого всемирно известным. Зимой 1867–1868 года Менделеев приступил к написанию учебного пособия «Основы химии». В ходе этой работы ученый и сделал свое самое знаменитое открытие.

«Основы химии» издавались отдельными выпусками. Первый из них вышел в июне 1868 года. Он был посвящен общим вопросам химии, а также рассматривал свойства водорода, кислорода и азота. При составлении плана дальнейшей работы у Менделеева возник важный вопрос: в какой последовательности располагать материал? Решение этой проблемы ученый считал не менее важным, чем само изложение сведений. Он писал: «Одно собрание фактов, даже и очень обширное, одно накопление их, даже и бескорыстное, даже и знание общепринятых начал не дадут еще метода обладания наукою, и они не дадут еще ручательства за дальнейшие успехи и ни даже права на имя науки в высшем смысле этого слова. Здание науки требует не только материала, но и плана. При том пока нет плана — нет и возможности узнать многое из того, что уже было кому-либо известно, что уже сложено. Многие факты химии, не нанесенные на ее планы, часто открывались не раз, а два, три и более раз <.>.

В лабиринте известных фактов легко потеряться без плана, и самый план уже известного иногда стоит такого труда изучения, доли которого не стоит изучение многих отдельных фактов».

Сначала Менделеев планировал классифицировать элементы по валентностям, но затем решил располагать их по атомному весу и сходству свойств. В конце 1868 года он закончил работу по составлению дальнейшего плана «Основ химии» и в начале 1869 года приступил ко второй части книги. Но систематизация химических знаний продолжала интересовать ученого с дидактической точки зрения, а классификация элементов — с научной. И размышления над этой проблемой дали в конце концов свой результат. Утром 17 февраля Менделеев получил письмо от своего коллеги профессора Ходнева. На обороте письма Дмитрий Иванович сделал запись, в которой сопоставил по величине атомного веса щелочные и щелочноземельные металлы.