1857年1月，門捷列夫被批準為聖彼得堡大學化學教研室的副教授，那一年他剛剛23歲。他負責教化學，同時也擔任了秘書一職，教學和組織工作讓他變得異常繁忙，但他依然堅持科學研究，並不斷有論文在國內外的雜誌上發表。
人們一致認為：這個年輕的副教授將會成為繼俄羅斯化學泰鬥齊寧和伏斯克列森斯基後的化學界的一顆新星。到德國學習深造
門捷列夫把自己全部的熱情投入到科學研究上，他看到當時俄羅斯的科學、工業、教育等一切都還太落後，他決心要憑借自己不懈的努力工作，去改變這個富饒、美麗的俄羅斯母親的現狀。
但是現實卻是殘酷的，聖彼得堡大學的實驗室條件雖然要比敖德薩好些，但仍非常簡陋，與“俄國第一校”的美名相去甚遠。
門捷列夫的實驗室設在校舍裏，是兩間用石頭鋪地，擺放了空櫥櫃的小房間。實驗室裏沒有排氣和通風設備，刺鼻的化學試劑氣味彌漫在實驗室，讓人待的時間稍長一點就會流淚、咳嗽甚至窒息。
當有的實驗需要長時間看守在那裏的時候，那些有毒的氣體就會乘虛而入，大大地損害人的身體健康。
所以無論雪花飄飛，還是狂風驟雨，大家隻要有可能就會隔一會兒就到外麵去透一口氣。
“我們就像缺氧的魚兒，總要從汙水中把頭探到水麵去，呼吸新鮮空氣，這樣才能接著在水裏遊。”大夥兒無可奈何地搖著頭。
至於實驗室設備就更是簡陋得不成樣子。當時全聖彼得堡都買不到試管，連橡皮接管也必須自己親手製造。
科研經費奇缺，連當時俄羅斯最卓越的化學家齊寧，每年也隻有30盧布化學實驗室經費。
齊寧是俄羅斯近代有機化學研究的奠基人，他不僅首次合成了苯胺和萘胺，對有機化學的發展做出了重要貢獻，而且在俄羅斯傳播了西歐的現代科學思想和實驗方法，並為他的祖國培養了一大批化學家，其中包括布特列洛夫和鮑羅廷，後來，他們都在化學界享有盛名。
當時的化學界流行這樣一句話：實驗室越簡陋，實驗成績就越好。可在這句幽默的話語背後飽含著多少化學家的辛酸與無可奈何呀！
門捷列夫向他的老師伏斯克列森斯基訴苦道：“我把搞科學研究工作的時間都白白地浪費在了做實驗設備上，即使是研究染料這種極為簡單的實驗，也要折騰好多天。那些被我擠出來的時間，都用在一些並不重要的事情上，我真的很痛心。”
伏斯克列森斯基也很無奈，“這是整個俄羅斯的現狀，聖彼得堡大學已經是第一學府了，它都這個樣子，你可以想象一下別的地方，那裏隻能是更糟糕。”
門捷列夫接著抱怨：“一篇論文花了那麼多的時間，可是稿費卻很少。沒有實驗經費，沒有實驗設備，做起實驗來困難程度要大了好多。”
伏斯克列森斯基話語沉重地說：“我們大家都一樣，德米特裏·伊萬諾維奇。我不得不在五所大學裏兼課，才能勉強維持一家人的生計。在俄國進行科學研究是很困難的。很遺憾，現實就是這樣的可悲。”
許久，他的目光中又泛起了希望：“你現在正是風華正茂，聽我的忠告，到外國去吧！在國外你可以認真地進行研究工作。那時，你就不用再為這些瑣事分心而丟下主要工作了。”
聽了導師的一番話，門捷列夫也好像看到了希望，“是啊，與其在這裏抱怨，不如出去深造幾年，那時候我能夠發揮更大的力量”。
門捷列夫向教育部提交了出國深造的申請。他焦急地等待著。可是時間一天天地過去了，出國的事情卻杳無音訊。
門捷列夫覺得等下去不是辦法，如此惡劣的工作條件，很難在科研工作中取得突破性進展，即使自己最後出國深造，這也是一個必須加以改變的問題。於是他打算通過向社會呼籲，從而引起政府的關注。
他一邊在聖彼得堡大學教書，一邊兼職主持《國民教育部雜誌》的科學報道部。
他在這個刊物上發表了許多文章，如《關於液體玻璃和玻璃釉藥及其用法》《新染料》等。這些文章不僅運用科學知識，指導了工業生產，更重要的是指出了兩者的密切聯係，即：不發展科學，工業就不能獲得進步。
門捷列夫的想法是非常好的，做法同樣也是對的，但是沙皇政府對於科學的態度，不是一個區區青年化學副教授寫寫文章所能改變得了的。
就在門捷列夫的心情為此日益沉重的時候，他接到了教育部“出國留學派遣令”，派遣他到歐洲去“在科學方麵進行深造”，地點由他自己選擇。
這突如其來的喜訊，使門捷列夫心頭的陰霾頓時消散。他急忙向伏斯克列森斯基教授那兒跑去。
“老師，我出國的申請批下來了。”門捷列夫興奮地向伏斯克列森斯基教授彙報。
伏斯克列森斯基教授聽了這個消息也非常高興，忙問：“多長期限？到哪個國家？我親愛的！”
“期限兩年，地點自己選。”
“這樣太好了！讓我想一想，杜馬在巴黎工作，李比希在基森，凱庫勒在根特……”伏斯克列森斯基掐著手指一個一個地數著那些大科學家的去處。
突然，他的眼睛一亮，抑製不住激動地說：“我看德國的海德堡不錯，海德堡大學不僅有比聖彼得堡大學完善得多的實驗條件，而且許許多多大科學家都聚集在那裏工作，比如本生、基爾霍夫和卡利烏斯等。這些人都是第一流的科學家和實驗能手，他們都能夠給你很大的幫助。”
在伏斯克列森斯基教授的指導和關懷下，門捷列夫最後將進修深造的地點選在了德國的海德堡。
臨行前，伏斯克列森斯基教授為他送行，用充滿希望的目光望著他說：
“希望你記住，你這次出去，是為了有朝一日俄羅斯的科學界也有甜潤、清新的空氣，為了俄羅斯的繁榮昌盛。一百多年前，羅蒙諾索夫曾為俄羅斯化學界贏得聲譽，希望你也能像他一樣，讓俄羅斯人民為你驕傲！”
門捷列夫重重地點了點頭，眼睛濕潤了。他背負著振興俄羅斯的化學界、科學界以及民族工業的使命，起程奔赴海德堡。與眾不同的留學生
海德堡大學是德國一所最古老的著名學府，也是一所最具海外知名度的大學。它坐落於德國西南部的一座風景秀美的城市——海德堡城。
在14世紀時，海德堡城已經成為歐洲文化的一個中心。海德堡有著得天獨厚的迷人景致，加之古樸典雅的古堡建築，使它成為舉世聞名的旅遊名城。
1386年，魯普萊希特選帝侯以巴黎大學為榜樣，創辦了海德堡大學。它的正式校名是魯普萊希特·卡爾大學，以此來紀念兩位創辦大學的名人。
魯普萊希特選帝侯是海德堡大學的創始元勳，巴登的卡爾大公則是海德堡大學的再造恩公。
在19世紀初，海德堡大學的財政曾一度瀕於崩潰。卡爾·腓特烈大公見此情形，慷慨解囊，傾力相助。他還專門為學校聘請了許多名師前來講學。
從那以後，海德堡大學重振了往日的雄風，找回了以往的輝煌。
無論你是站在海德堡大學那座紅色巨石砌成的圖書館前，還是漫步在山腰栗樹林間的“哲人路”上，抑或是穿過橫雜在奈卡河上的卡爾泰多大橋和河畔的森林，登上小山的最高點極目遠眺，這一切無不讓人心曠神怡，就仿佛你的精神受到了一次重新的洗禮。
門捷列夫在心中為自己開始呐喊著：“美麗的海德堡！智慧的海德堡！我來了！我要把我的光和熱撒在這裏！為我加油吧，為我喝彩吧！”
門捷列夫在心裏為自己安排著行程，他去海德堡首先要拜訪的便是著名的化學家羅伯特·威廉·本生。
到海德堡不久，門捷列夫就迫不及待地去拜訪了羅伯特·威廉·本生教授。
本生教授是一位知識淵博、德高望重的教授，他頗受當地各界人士尤其是化學界人士的尊重。
他一直進行著化學領域最前沿工作的研究，他也十分關懷他的學生和年輕的科學家。因此，海德堡的大學生們都稱他為“慈父般的本生”。
本生教授對這個來自俄羅斯的青年化學家的到訪，表示了熱烈的歡迎。
本生高興地打量著麵前這個隻有26歲的年輕小夥子。隻見他一副高大而魁梧的身材，在炯炯有神的目光中滿是自信和睿智，他披肩的長發，自然地帶著西伯利亞的粗獷和豪放。
年近半百的本生微笑著說：
“歡迎你，年輕人。我代表海德堡歡迎一個年輕的化學新生力量的到來！”
門捷列夫看著這個慈祥的教授，心裏也很激動：
“本生教授，我非常高興能夠有機會來到貴校，我將在這裏學習兩年，我相信在這段時間裏，您能夠教給我很多的知識。”
“這所學校是知識的海洋，我相信你一定會不虛此行的。”
“我也堅信這一點。”
門捷列夫又問道：
“本生教授，您現在在進行哪類課題的研究？”
一談到最新的課題，本生教授顯得非常興奮：
“前幾年我研製成‘本生’燈，此燈的溫度可達2300℃，且沒有顏色，正因為這一點才使我發現了各種化學物質的顏色反應。”
他看了看門捷列夫，一臉陶醉地繼續說道：
“我在‘本生’燈點燃各種化學物質，發現這真是很奇幻的世界！鉀鹽灼燒時為紫色，鈉鹽灼燒時為黃色，鍶鹽灼燒時為深紅色，鋇鹽灼燒時為黃綠色，銅鹽灼燒時為藍綠色，鈣鹽灼燒時為磚紅色。真的太美了。在我眼裏，化學不僅是科學，而且是美學。”
門捷列夫也被他的情緒深深感染了，高興地問：
“接下來，接下來您還發現了什麼？”
“起初，我認為，我的發現會使化學分析極為簡單，隻要辨別一下它們燃燒時的顏色，就可以定性地知道其化學成分。但後來研究發現，事情絕不那樣簡單，因為在複雜物質中，各種顏色互相掩蓋，使人無法辨別，特別是鈉的黃色，幾乎把所有物質的顏色都掩蓋了。”
說到這裏，本生語重心長地告誡門捷列夫：
“化學是深奧的，不是想當然的，不要輕易地被它的表麵現象所迷惑。”
門捷列夫讚同地點了點頭。
本生教授繼續說道：
“我又試著用濾光鏡把各種顏色分開，效果比單純用肉眼觀察好一些，但仍不理想。後來我和物理學家基爾霍夫開始共同探索通過辨別顏色進行化學分析的方法。我們還製造了一架能辨別光譜的儀器。”
“哦，是嗎？有機會您帶我見識一下。”
“沒問題，我們給這個儀器取了個名字叫‘光譜分析儀’。”
本生教授開始眉飛色舞起來：
“你知道嗎？這光譜儀妙處真的很大！通過它可以準確地鑒別出各種物質的成分。前不久我們利用它在狄克海姆礦泉水中，發現了一種新的元素。”
“新元素？據我所知，人們已經很久沒有發現過新的元素了。自從16年前，俄羅斯喀山大學的克勞斯教授在烏拉爾白金礦找到‘釕’以後，就一直沒有新的元素被發現。”
“你說得不錯，當時有的人說，也許地球上就隻有這57種元素了，但是我卻用事實推翻了它。”
“您快和我講講您是怎麼發現的，它又是什麼樣子的呢?”門捷列夫有些迫不及待了。
“我當時正在研究狄克海姆礦泉水，在分出了鈣、鍶、鎂、鋰後，把母液滴在火焰上，從光譜分析儀裏，我看見了兩條從沒見過的鮮豔的藍色明線。我反複觀察比較，斷定裏麵一定有新的元素存在。
“親愛的年輕人，我把它命名為‘銫’，意思是‘藍色的天空’。多美妙啊！”
門捷列夫若有所思地問道：
“您的發現是否預示著還將有若幹種新元素被發現呢？如果是這樣，我們能否預測出，地球上究竟還有多少種尚待發現的元素呢？”
“這恐怕不可能。化學是一門嚴謹的科學，它是以事實作為依據的，它不同於巫術、占星術，不可以預言一切尚未發生的事情。
“我現在隻能說，我會盡自己的所能，去尋找新的元素。我的一隻眼睛雖然在實驗中被毀掉了，但是我熱愛著這個事業，我願意為它付出我的一切。”
說到這裏，本生像發現了什麼，熱情地看著門捷列夫：
“年輕人，談談你的研究吧，如果你有興趣，歡迎你加入我們的行列，我們一起搞光譜分析，我相信一定還會有偉大的發現。”
門捷列夫搖了搖頭說：
“謝謝您的好意，光譜分析我還從未研究過，可能無法為您做點什麼。我到這裏來，主要是因為在我的國家沒有進行實驗工作的良好條件，所以來到這裏我希望繼續我在國內的工作。”
本生教授用一種敬佩的目光看著眼前這個年輕人，讚歎道：
“你是個與眾不同的人，許多留學生來到這裏是有什麼學什麼，導師讓幹什麼就幹什麼，慢慢地去摸索研究方向。而你早就已經有了明確的研究方向，並且非常專一，這是科學家有所成就的必要素質，就像聚光鏡把陽光會聚到一點一樣，隻有這樣才能在科學上有所建樹。年輕人，你真的很棒。”
“謝謝您的誇獎，我覺得興趣是研究成功的前提。我想研究一門能使化學、物理學和力學相結合的專門科學，因為我確信化學的親和力與內聚力是一回事，並確信如果不知道分子內聚力的大小，就不可能完全解決關於化學反應原因的問題，因此，我想選擇這個很少有人問津的問題作為研究方向。”
“我明白了，”本生說，“你是想對俄羅斯工業的發展做出點貢獻，是啊，化學家對於發展工業負有不可推卸的責任。小夥子，好好幹吧，我們會殊途同歸的。對了，如果有什麼需要你盡管開口。”
這是一次非常愉快的談話，這次談話也對門捷列夫以後的人生發展起到了至關重要的作用。
門捷列夫不僅得到了本生教授的初步認可，而且從這次談話中，還學到了很多的東西。
遇到這樣一位博學多識的良師益友，門捷列夫相信自己在海德堡的這兩年，一定會過得非常有意義。攻克科學難關
門捷列夫應邀到本生教授的實驗室進行實驗研究。本生教授的實驗室是用舊教室稍加修繕後建成的，雖然外表簡陋了些，但是設備齊全，比起聖彼得堡大學的實驗條件，簡直好上了百倍。門捷列夫滿懷信心地在這裏開始了自己的研究。
但是剛開始工作，他就遇到了麻煩。在他旁邊做實驗的卡利烏斯正在為製取硫的化合物大忙特忙，這種化合物有著比臭雞蛋還要難聞的氣味，使門捷列夫頭痛異常、咳嗽陣陣。
另外兩位大科學家本生與基爾霍夫，此時正集中精力研究用光譜分析的方法發現新的元素，也顧不上照應從俄國來的青年化學家。
無奈之下，門捷列夫利用自己所領到的有限的出國費用，到巴黎和波恩轉了一圈。
他在巴黎弄到了按當時標準算是很好的高差計、分析秤、空氣泵，用於測量顯微鏡和測微計的玻璃內徑的儀器等，凡是必需的儀器都買了。除此之外，他在巴黎和波恩還弄到了所需的試劑。
回來後門捷列夫把自己的兩間住房騰出了一間，自己花錢在家裏安了煤氣，自己動手安裝好儀器，建起一間小小的實驗室。
實驗計劃本身是創造性的，買來的儀器往往不敷使用，門捷列夫就自己設計製造。童年時代在玻璃工廠獲得的知識幫助了他。
有一種根據門捷列夫設計製成的比重瓶，由於能精確地測量液體的比重，獲得了廣泛的應用，這種比重瓶後來就被稱作“門捷列夫比重瓶”。
本生教授在小實驗室建成後，抽空來了一次，他參觀完這個小實驗室後，拍了拍門捷列夫的肩膀，笑著說：
“年輕人，真的很不錯。這裏雖然簡陋了些，但畢竟是你自己的實驗室。當初我的實驗室還不如你的呢。而且你自己製作的那些設備，我覺得都非常不錯，既實用又便宜。你有什麼需要盡管開口，我會盡力幫助你的。”
門捷列夫感激地說：“教授，謝謝您，我覺得您給我的幫助已經夠多了。”
話還沒說完，就被本生教授打斷了：“我終於看出哪裏不對勁了，原來這裏缺了一盞瓦斯燈，說定了，這個用我的啊！”
門捷列夫看著這名熱情的教授，心裏暖暖的。
實驗室建成了，實驗設備也齊全了，門捷列夫將十二分的熱情投入到了實驗研究中。
在測定化合物分子內聚力的大小時，從哪裏入手呢？這是首先需要確定的問題。
門捷列夫找來了大量的資料，進行了多次的觀察實驗，最後他發現液體密度與毛細管中液體上升的高度的乘積，可以作為測量內聚力大小的尺度。
於是他巧妙地從液體的毛細管現象入手，開始了自己的研究。毛細管中的液體水平麵之所以上升，是由於在液體分子之間以及液體分子與管壁分子之間有內聚力的緣故；這種互相吸引的內聚力，能使毛細管液柱上升到一定高度。
實驗中，門捷列夫將插有毛細管的液體進行加熱，毛細管液柱明顯地下降了。
門捷列夫由此得出結論：分子內聚力是可以通過加熱逐漸減弱，直至完全消失的。當內聚力等於零時，液體就要成為沒有內聚力的形態——氣體，即變為蒸氣。
他的這個發現引起了科學界的歡呼。當時，人們認為隻要增壓就能夠使氣體液化。但是對於氧氣、氮氣、氫氣等，無論怎樣增加壓力，甚至采用超高壓，都無濟於事，隻好稱它們為“永久性氣體”。
門捷列夫解決了這個難題，他指出：“任何液體在某個溫度下都能變成蒸氣，而且不管壓力的增高還是降低，氣體仍然還是氣體。這個溫度也就叫作絕對沸點溫度。”
不久門捷列夫寫成了兩篇新的論文：《論液體的膨脹》和《論同種液體的絕對沸點溫度》。
他進一步指出：“當氣體的溫度高於絕對沸點溫度時，無論施加多大的壓力，都不能夠變成液體。氧、氮、氫這些氣體之所以不能液化，想必是由於實驗是在超過絕對沸點的溫度下進行的緣故。把欲將液化的氣體進一步加以冷卻，就有希望使之液化。”
這一學說問世後，化學界和化工界紛紛進行嚐試，結果發現所有氣體都可以液化。後來，氣體液化和由液體分離出液體被廣泛應用於工業部門。
現在，在劇場看演出時看到的“煙霧”就是釋放的“幹冰”——固體的二氧化碳；而在醫院中進行的外科的“冷凍療法”就是使用的液氮。
這兩種物質都是在超低溫狀態下獲得的，對這個技術的應用，門捷列夫有著突出的貢獻。
本生教授特地跑到門捷列夫的小實驗室向他表示真心的祝賀：“傑出的青年人，聽說你的實驗完成了液化理論的一項重大突破，恭喜你！”
“教授，應該是我向你祝賀才對，聽說您和基爾霍夫先生又發現了一種新的元素。”
“是啊，這是人類發現的第59種元素，我稱它為‘銣’，意思為‘最深的紅色’。對了，聽說你還發明了一種容器，叫‘比重瓶’。”
這一老一小兩位偉大的化學家一見麵就談起了各自的研究成果，分享著彼此的喜悅。
最後本生教授建議門捷列夫有時間去歐洲各國看看，去參觀一下那裏的化學工業。隻有見識廣博了，才能夠為下一步的研究找準方向。
門捷列夫聽取了本生教授的建議，在空閑的時候進行了一些愉快的旅行。他去了法國、瑞士、意大利等地，在這些地方他通常要做兩件事，一是注意添置他所需要的器材；二是實地了解當地的工業、曆史、地理與風土人情。
1860年，門捷列夫到意大利旅遊。加裏波第遠征的故事，讓他激動不已。
他問自己：“什麼地方曾經有過像加裏波第那樣的人？他一切都為了意大利，他解放了西西裏。開進西西裏時他隻有一千多名士兵，到他迫使波旁從那不勒斯逃走時，他擁有了六萬名戰友。
“加裏波第受到所有人的喜愛，他讓大家為了共同的目標而拋棄個人的打算。他作為一名水手，一個沒有官銜的天生的將軍、執政者和演說家，意大利指望著他，普通老百姓把他當上帝一樣祈禱，全世界都尊敬他和熟悉他。
“但是他既不追求名譽地位，也不接受金錢。在世界上哪裏能找出這樣的榜樣呢？”
門捷列夫的這一段話，表明了他對自身修養的嚴格要求。他的一生，堪稱是為祖國、為科學奉獻的一生，他也從不為金錢和功名所累。他以自己的實際行動證明了他就是和加裏波第一樣的人。被巴赫的執著所折服