К этому же 1886 г. относится еще одна посадка Дмитрия Ивановича в Баку, по нефтяным делам. Бакинским нефтепромышленникам Дмитрий Иванович давно и упорно советовал проведение Баку-Батумского нефтепровода, с цифрами в руках доказывая его выгодность и рентабельность. Он считал необходимым доставку нефти к берегам Черного моря, «чтобы там основались заводы для переделки нефти в тяжелые осветительные масла и чтобы «остатки» от этого и от естественного повышения цен сырой нефти настолько поднялись в цене, чтобы ими можно было топить паровики только в особо исключительных случаях. От этого, по моему разумению, не только выиграет все наше нефтяное дело, но и добыча каменного угля может быстрее, чем ныне, возрастать, а с тем выиграет вся русская промышленность».
Лабораторные же работы Дмитрия Ивановича сосредоточились на исследованиях растворов. Результатом их явился объемистый и очень значительный труд «Исследования водных растворов по удельному весу». В предисловии он пишет: «Я укрепил в себе представление о природе растворов, сводящее их к обычным случаям химического взаимодействия и к определенным, атомным, соединениям, подобным — быть может тождественным — с соединениями, содержащими кристаллизационную воду, и в этом я вижу главный вывод моего исследования».
Далее он, проводя свою мысль, что растворы — непрочные соединения растворителя с растворенным телом, пишет:
«Газы во всех пропорциях между собою смешиваются лишь потому, что частицы их далеки друг от друга, находятся в быстром поступательном движении. Твердые тела смешивают свои частицы только при том или другом виде большого подобия, особенно при изоморфном сходстве. Занимая средину между газами и твердыми телами, жидкости дают растворы как по причине основного сходства (как у твердых изоморфных), так и без него (как газа), но лишь тогда, когда могут образоваться согласные движения разнородных частиц, раствор образующих, т. е. когда частицы способны соединяться в рыхлые, если так можно выразиться, диссоциирующие соединения, подобно соединениям с кристаллизационной водой».
«Для приведения в стройную систему сведений об удельном весе растворов данного тела, при изменении его содержания, я воспользовался (гл. II) гиперболической зависимостью между удельным весом и частичным составом. Масса растворов (более 50 солей) была уже разложена мною по этому способу, мне уже казалось, что можно подметить известную правильность, когда я приступил к растворам серной кислоты и спирта, где оказалось невозможным достичь с гиперболической зависимостью даже эмпирической простоты, не говоря уже о внутреннем смысле дела. Тогда-то замечены были мною два обстоятельства, заставившие весь труд начать снова и сведшие мои намерения к другому концу. Во-первых, я заметил «особые точки», выдающиеся при изучении других свойств — как в изменении расширения, так и в изменении плотностей, и они оказались столь близкими к предельным соединениям, что невольно требовалась гипотеза, столь часто отвергавшаяся — о совпадении их с определенными соединениями между водой и растворенным телом. Во-вторых, исследуя производные ds dp или приращение удельного веса (S) при возрастании процентного содержания (р) растворенного тела, мне бросилась в глаза изломанность кривых, эти производные выражающие, и я опять невольно прибег к гипотезе о том, что места перелома совпадают с определенными соединениями между водой и растворенным телом. Оказались и разрывы сплошности, т. е. скачки, которыми химизм так резко отличается со времен Дальтона. Тогда теоретическая близость растворов со слабейшими, но строго определенными соединениями, поглотила все мое внимание и заставила придать всему совершенно иной характер, чем предположенный сначала».
Взгляды, высказанные Дмитрием Ивановичем в «Исследованиях» были оригинальны и неожиданны. Многие химики, преимущественно немецкой школы, не приняли их, считая даже не заслуживающими названия теории. И вместе с тем гидратная теория, верным последователем которой был Дмитрий Иванович, имела все права гражданства, что и доказали впоследствии многие исследователи систематически занимавшиеся вопросами гидрации в растворах. «Особые точки», найденные Менделеевым, тоже получили общее признание и имели большое значение в изучении бинарных систем. Но это признание растянулось на два десятилетия, пока же Дмитрию Ивановичу приходилось выносить иронические выпады своих немецких коллег.
Вообще необходимо отметить, что научные заслуги Дмитрия Ивановна больше всего ценились в Англии, отчасти во Франции. В Германии, несмотря на то, что сам он в молодости тяготел к немецкой химической школе и выбрал для подготовки к диссертации Гейдельберг, химики относились к нему отрицательно, а иногда и прямо враждебно. Известный химик Ладенбург в своих воспоминаниях отметил, что встреча профессора Менделеева и Бунзена, на одном обеде, была более чем сухая. И Копп, знаменитый немецкий физик, одни из столпов Гейдельбергского университета, встретившись с Ладенбургом, сообщил ему, что на запрос Российской Академии наук в 1880 г., кого они считают более достойным — Менделеева или Бейльштейна, и он и Бунзен рекомендовали Бейльштейна, а не Менделеева.
Работа Дмитрия Ивановича над растворами, столкнула его с вопросом сопротивления жидкостей и сопротивления среды вообще. В связи с этим у него опять возродился интерес к воздухоплаванию, не реализовавшийся прежде по недостатку времени и средств. Первоначально с вопросом воздухоплавания встретился Дмитрий Иванович в связи с работой над упругостью газов, которую он начал в 1872 г, и принужден был свернуть окончательно в 1881 году.
Работа эта над упругостью газов дала большие и ценные науке результаты. Опыты Дмитрия Ивановича доказали неточность закона Бойля-Мариотта для малых давлений. Закон читается так: если температура газа остается постоянной, то объем газа изменяется обратно пропорционально изменению давления, т. е. например, если объем взятого газа был равен одному литру, то при увеличении давления вдвое, этот объем уменьшится вдвое, значит, будет равен половине литра. При увеличении давления в четыре раза он будет равен 1/4 литра и т. д. Понятно, что плотность газа при указанных изменениях будет увеличиваться. Вообще, если объем газа при давлении р0 был v0, t потом с изменением давления до р изменился до v, то v0:v = р0:р или, взяв произведение крайних и средних: v0p0=vp, получим другое выражение того же закона: произведение из объема газа на давление при неизменной температуре для одного и того же количества всякого газа есть величина постоянная. Проверяя этот закон, Дмитрий Иванович выяснил, что неточность его проявляется при давлении воздуха, меньшем 2/5 давления на уровне моря (760 мм), и что, таким образом, произведение объема на давление не есть величина постоянная.
Это важное открытие направило мысли Дмитрия Ивановича к метеорологии, тесно связанной с вопросами атмосферного давления. Отсюда интерес к барометрическому нивелированию и изобретение весьма чувствительного дифференциального барометра названного «высотометром», показывающего изменение давления. Уже в 1875 г. «высотометр» Менделеева стал с успехом применяться для нивелирования на занятиях генерального штаба, т. е. таким образом лабораторные исследования получили практическое применение в полевых условиях. Под редакцией и с предисловием Менделеева стала выходить книга Мона «Метеорология или учение о погоде». А стремление самого Дмитрия Ивановича детально изучить «лабораторию погоды» вылилось в большой труд, «О барометрическом нивелировании». Этот труд впервые столкнул его с воздухоплаванием, в период этой работы он писал в предисловии к «Материалам для суждения о спиритизме», что его тянет за облака в «лабораторию погоды».
Понятно, не мог Дмитрий Иванович пройти мимо ожидавшегося 7 августа 1887 г. полного солнечного затмения. Тем более, что самые благоприятные условия для его наблюдения оказались в центральной части России, в районе Твери, Клина, а, следовательно, и Боблова. За неделю до затмения Дмитрий Иванович получил телеграмму от товарища председателя Русского технического общества, в которой тот предлагал Менделееву подняться для наблюдений над затмением на управляемом воздушном шаре с аэронавтом Кованько. Дмитрий Иванович ответил согласием. Рискованный полет этот он описал сам в статье «Подъем на воздушном шаре в Клину».
