Заняв кафедру общей и неорганической химии, Менделеев позаботился и о смежных химических дисциплинах. Во многом его активными усилиями была создана кафедра аналитической химии, во главе которой встал ученик Дмитрия Ивановича Николай Александрович Меншуткин, уже получивший известность как добросовестный и многогранный ученый. Еще одну кафедру, органической химии, возглавил приглашенный из Казани Александр Михайлович Бутлеров. Таким образом, преподавание химии в Петербургском университете достигло — если не превзошло — уровня лучших европейских университетов. С этого времени профессорская деятельность, к которой Дмитрий Иванович всегда относился с великой ответственностью, выходит в его жизни на первый план и наполняется особым, глубоким смыслом. Составляя «Отчет о состоянии С.-Петербургского университета и деятельности ученого его сословия…» для Торжественного акта 1868 года, [31]Менделеев писал о преподавании: «Малая только часть результатов этой деятельности ясна, ее можно более или менее исчислить, другая часть неуловима, на нее можно указать, но нельзя ее выразить числами. Нельзя исчислить ни количества, ни качества того труда, который состоит в чтении и усвоении лекций, в возбуждении любви к труду, истине, свету и науке».

На следующий год он подает в совет университета собственный проект распределения естественных наук на физико-математическом факультете, в котором настаивает на сокращении объема общих и расширении количества выбираемых студентами предметов. Совместно с Бутлеровым и Меншуткиным была составлена докладная записка о необходимости увеличения средств на содержание и развитие химической лаборатории: «…пока у нас не появится своих научных центров, пока для изучения практики дела у нас будут отпускаться недостаточные средства на лаборатории, пока нам будет нужно ездить для того за границу, до тех пор не только государство не будет гарантировано достаточным числом специалистов, но и не образуется самостоятельных научных школ, не будет и верного, постоянного прогрессивного научного движения». Следом он подает в совет неожиданное для многих «особое мнение» по поводу распоряжения Министерства просвещения о выдаче (или невыдаче) выпускникам юридического факультета свидетельства о благонадежности: «…свидетельства о соблюдении законов должно выдавать полицейское управление, а не университетское начальство».Если Менделеева беспокоит процедура выдачи юристам такого свидетельства (заметим, что в принципе он не был против этого документа — просто считал, что каждый должен заниматься своим делом, тем паче университетский устав ничего подобного не предусматривает), то конечно же он не может остаться в стороне от полемики, развернувшейся вокруг гимназического образования. Издатели «Московских ведомостей» М. Н. Катков и П. М. Леонтьев, выступавшие в качестве охранителей существовавшей системы образования, совсем не ожидали встретить отпор со стороны молодого университетского профессора: «Первоначальные школы должны дать подготовку для средних, а эти — для высших учебных заведений… Пока устройство всей системы училищ не подчинено этому условию, нет никакого ручательства ни в полной удовлетворительности состава высших училищ, ни в усилении ученых сил страны».

Тут, однако, следует уберечь читателя от вывода, что Дмитрий Иванович весь уходит в образование, оставив прежние интересы. Цельность его натуры была несовместима с замкнутостью. Задачи, которые неожиданно возникали в его сознании, зачастую меняли все ранее намеченные планы. Его научные увлечения могли ослабевать, а потом вспыхивать с новой силой. Что касается сельскохозяйственных опытов, то они еще долгие годы будут находиться в поле зрения ученого, о чем свидетельствуют регулярные менделеевские доклады на заседаниях Вольного экономического общества, съездах сельских хозяев и русских естествоиспытателей и его многочисленные выступления в печати. А интерес к сыроварням и вовсе окажется среди обстоятельств, сопровождавших его величайшее открытие.

На снимках рабочего кабинета в университетской квартире Дмитрия Ивановича всегда присутствуют большие запакованные и перевязанные кипы книг, которые, по рассказам родственников, можно было увидеть не только там, но и по всей квартире. Это связки «Основ химии» — труда, который Менделеев называл любимейшим своим детищем и над которым работал всю жизнь, совершенствуя от издания к изданию: «Писать начал, когда стал после Воскресенского читать неорганическую химию в Университете и когда, перебрав все книги, не нашел, что следует рекомендовать студентам. Писать заставляли и многие друзья, например, Флоринский, Бородин. Писавши, изучил многое…»Он издавал «Основы химии» за свой счет отдельными выпусками. Писалось трудно, было много неясного с систематизацией фактического материала. Кроме того, в конце 1868-го — начале 1869 года у Дмитрия Ивановича помимо лекций было особенно много выступлений, хлопот и поездок.

В ноябре состоялось долгожданное первое заседание Русского химического общества, председателем которого избрали Н. Н. Зинина, а делопроизводителем — Н. А. Меншуткина. Менделеев, один из главных энтузиастов общества, вошел также в комиссию по созданию его журнала. Уже на втором заседании он выступил с докладом «Определенность состава предельных насыщенных растворов» и, попутно, с сообщением о смете на издание. Прямо под Новый год Дмитрий Иванович вместе с Н. В. Верещагиным ездил в Бежецкий уезд Тверской губернии, где осмотрел десять молочных хозяйств. Не успел он по возвращении взяться за учебник, как был включен в комиссию по замещению вакантных кафедр Киевского университета, потом назначен членом комиссии по выдаче денежных пособий студентам Петербургского университета. В начале февраля пришло известие о награждении Менделеева орденом Святой Анны 2-й степени — это означало трату времени и весьма значительные расходы, поскольку украшенный драгоценными камнями орден полагалось выкупать за собственный счет (эту награду, как и прочие, коих со временем наберется множество, он будет держать в коробочке с гвоздями и винтиками, совершенно не зная, какую куда цеплять). Кроме того, Менделеев был твердо намерен продолжить объезд тверских артельных сыроварен… Пришлось просить об отпуске. 15 февраля он берет десятидневный отпуск и распоряжается купить железнодорожный билет. Но поезд в Тверь в этот раз уйдет без него…

Менделеев никогда особенно не вникал в анализ психологических и житейских обстоятельств, сопутствовавших открытию им Периодического закона. Разве что, посмеиваясь, говори и, что любовница (так он часто называл науку) обняла. Когда захотела, тогда и обняла. Если следовать популярной версии, утром 17 февраля Дмитрий Иванович проснулся в великолепном настроении (что бывало нечасто), выпил по обыкновению стакан теплого молока, встал, умылся и сел завтракать. Во время завтрака схватил вдруг подвернувшееся под руку письмо секретаря Вольного экономического общества А. И. Ходнена по поводу предстоящей командировки и записал на обороте символы хлора и калия, имевших близкие атомные веса, после чего стал набрасывать символы других элементов, отыскивая среди них сходные в этом отношении пары: фтор и натрий, бром и рубидий, йод и цезий… Потом он закрылся в своем кабинете, достал из конторки пачку визиток и на обратной стороне карточек стал писать символы элементов и их главные химические свойства. Получилась своеобразная игровая колода, из которой Менделеев час за часом выкладывал какие-то пасьянсы. Ходившие на цыпочках домочадцы слышали, как хозяин кабинета время от времени рычал в чей-то адрес и творил с явной угрозой: «У-у-у! Рогатая. Ух, какая рогатая! Я те одолею. Убью-у!»Это обычно означало, что Дмитрий Иванович ощущает прилив творческих сил. Можно предположить, что Менделеев перекладывал карточки из одного горизонтального ряда в другой, руководствуясь значениями атомной массы и свойствами простых веществ, образованных атомами одного элемента.