自從與彼得·巴甫洛維奇·艾爾紹夫老師一起進行了長途旅行之後，門捷列夫像換了一個人似的，他從此學習更加刻苦。他為自己製定了一整套的學習方法。如早晨起來和上學的路上背數學、物理和化學公式；課堂上認真聽老師的講解，盡量把所學的知識在課堂上消化；晚上，先完成當天老師布置的作業，然後預習老師明天要講授的課程，在預習中，把不明白的地方用筆記在課本裏，以便第二天在上課時重點聽老師的講解。他的這一整套學習方法在實踐中得到了驗證，並收到了十分顯著的效果。在托博爾斯克中學裏，一提起門捷列夫，沒有人不認識他，他是學校公認的高材生。
對於門捷列夫的進步，瑪麗雅·德米特裏耶芙娜·門捷列也娃心裏非常高興，她默默地祈盼著兒子快些長大。這段日子裏，她拚命地勞動，經常到阿列姆茲雅恩斯克村的玻璃廠去，她希望多掙些錢，好實現自己朝思暮想的願望——讓自己心愛的兒子門捷列夫能夠受到高等教育，能夠到莫斯科大學去學習，因為那裏有許多著名的俄國科學家在授課。瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃認為，兒子門捷列夫在這些著名科學家的教育和指導下，是一定能夠作出一番大的事業的，對此，她始終堅信不疑。
然而，瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃和門捷列夫做夢也沒有想到，一連串的災難，會一個又一個地降臨到他們的頭上來。
1847年7月的傍晚，日頭偏西去了。西方的天空，渲染了一片紅霞。近處，是杏黃色襯托著藍色的天空。在雲塊的空隙處，露出藍色的線條，極其鮮豔。
今天，門捷列夫的心情好極了，剛剛考完試，所考的幾個科目都得了5分。因此，他急著趕回家，把這些好成績趕快去告訴爸爸媽媽。特別是爸爸，近些日子身體一直不好，老在咳血。他想，如果爸爸知道了自己考試取得了好成績，或許心裏一高興，身體會慢慢地好起來呢。
門捷列夫三步並作兩步地往家走，還沒有進家門，就大聲喊道：“爸爸，媽媽，米金卡回來了！”
可是，當門捷列夫推開門後，一下子被眼前的情景嚇呆了。
依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫躺在大兒子的懷中，大口大口地吐著鮮血，瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃一個勁兒地哭，醫生搖了搖頭，無可奈何地背起急救包向外走去。
“爸爸，您怎麼了，怎麼了？”門捷列夫把卷子扔到地上，一下子撲了過去。
依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫連一點兒說話的力氣都沒有了。現在，他隻要一張嘴，鮮血就會從嘴裏冒出來。他無力地用手撫摸著門捷列夫的頭，睜開那雙僅有一點點視力的眼睛，深情地看著自己這個最小的兒子。
“爸爸，我告訴您，最近考試中我幾門功課都得了5分。”門捷列夫輕聲地說。
聽到兒子考試取得了優異成績，依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫笑了，雖然這是十分痛苦的微笑，但他畢竟是笑了！
門捷列夫撲向媽媽的懷裏：“媽媽，爸爸的病能醫好嗎？醫生為什麼走了？”瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃緊緊地摟住門捷列夫，她把衣角放在嘴裏，緊緊地咬著，大滴大滴的眼淚滾落下來。
淩晨3時，依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫突然停止了咳血，臉色也不那麼蒼白了。此刻，他的神智特別清醒，他把兒女們一個一個地叫到跟前，告訴他們要如何做人，如何愛戴媽媽。
當門捷列夫來到他的床前時，依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫輕輕地撫摸著小兒子的頭，對他說：“米金卡，你聰明，好學，愛思考，爸爸看出來，你將來會有出息的。如果有那麼一天，你能考上大學，在科學事業上有所作為，爸爸的心裏將十分高興。米金卡，答應我，你能做到嗎？”
“能！”門捷列夫堅定地說：“我將來不僅要上大學，還要用所學的知識治好您的雙眼，治好您的病。”
依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫滿意地點了點頭，因為，他相信自己的小兒子是一定會遵守自己的諾言的。
依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫最後把妻子瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃叫到跟前。他用手撫摸著妻子那過早爬上皺紋的臉龐，撫摸著妻子那雙粗糙的手。是啊，這臉龐當初是那樣的俊美，這手指原本是那樣的清秀，僅僅幾年呀，妻子為了維持這個家，竟操勞成這個樣子。想到這，依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫哭了。他覺得妻子付出的實在是太多太多了。他用顫抖的聲音對妻子說：“親愛的瑪麗雅，謝謝你這些年來對我和這個家庭的關懷，我對不起你……”
大口大口的鮮血從依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫的口中噴了出來。就這樣，帶著對妻子兒女的眷戀之情，帶著看不到新生活的遺憾，依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫永遠地走了。
依萬·巴甫洛維奇·門捷列夫的去世給瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃在精神上帶來的打擊相當沉重。一向樂觀的瑪麗雅·德米特利耶芙娜·門捷列也娃終日沉浸在哀痛之中。她不相信這是事實。她坐在丈夫的畫像前，一本書一本書地翻著，那是丈夫從前曾經讀過的書籍，她的思緒又回到了那新婚之夜。