В два последних года обучения студенты делились на два направления: математическое и естественно-научное. Менделеев выбрал естественные науки. Он особенно интересовался зоологией, ботаникой, минералогией и химией. Но универсальное обучение подразумевало самый широкий круг интересов. Так, еще в первый год обучения Менделеев написал сочинение «Описание Тобольска в историческом отношении». Позже он читал пробные лекции по педагогике и зоогеографии. Особо близкие отношения у него сложились с академиком Федором Федоровичем Брандтом. Летом 1854 года Дмитрий некоторое время жил в семье академика в качестве репетитора на даче неподалеку от Ораниенбаума. Параллельно Менделеев собирал гербарий по поручению профессора Шиховского. Интересно, что первая научная работа великого химика была посвящена зоологии и называлась «Опыт исследования о грызунах Петербургской губернии». Так началась «первая служба» нашего героя.
Но постепенно интересы Менделеева сместились в сторону минералогии и химии. Большую роль в этом сыграли личности преподавателей этих предметов. Степан Семенович Куторга, профессор минералогии, был настоящим знатоком своего дела и прекрасным преподавателем. Под его руководством Менделеев впервые столкнулся с химическим анализом образцов минералов. А довершил «охимичивание» талантливого студента академик Александр Абрамович Воскресенский — «дедушка русских химиков». Совместно с Николаем
Николаевичем Зининым Воскресенский был основателем школы русских химиков. Позже Менделеев писал о нем: «Принадлежа к числу учеников Воскресенского, я живо помню ту обаятельность безыскусственной простоты изложения и то постоянное наталкивание на пользу самостоятельной разработки научных данных, какими Воскресенский вербовал много свежих сил в области химии».
Под руководством Воскресенского и Куторги Менделеев выполнял свои первые химические исследования, сначала учебные, а затем и научные. Так, осенью 1853 года он занимался изучением жидкости, используемой для гальванопластики, а затем приступил к изучению состава некоторых минералов. По результатам исследований в июне 1854 была опубликована статья, которая и стала первой напечатанной работой ученого. Практические исследования Менделеев дополнил теоретическими рассуждениями. В 1855 году он представил диссертацию на тему «Изоморфизм[86] в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу».
В конце августа 1855 года Менделеев получил аттестат об окончании института. Он вполне мог продолжить работу при ГПИ, но состояние здоровья требовало смены климата. Дмитрий получил назначение на должность учителя естественных наук в симферопольскую гимназию. Есть сведения о том, что изначально Менделеев должен был отправиться в Одессу, а направление в Симферополь стало результатом канцелярской ошибки. Впрочем, департамент министерства отказался отменить это решение.
«Вторая служба» началась в 1855 году. В октябре Менделеев прибыл в Симферополь. Здесь, однако, выяснилось, что приступить к выполнению своих профессиональных обязанностей он не может. Шла Крымская война. Симферопольская гимназия, ввиду ее близости к военным событиям, была закрыта. Не желая терять время и прерывать свои научные изыскания, Менделеев стал искать возможность покинуть Симферополь. От своего знакомого он узнал, что в Одессе есть учительская вакансия. Оформив отпуск, Менделеев отправился в Одессу. Как оказалось, поездка в Крым стала не совсем бессмысленной. В Симферополе Дмитрий встретился со знаменитым врачом Пироговым. По просьбе своего петербургского коллеги Пирогов осмотрел Менделеева и нашел состояние его здоровья более чем удовлетворительным.
В ноябре 1855 года Менделеев прибыл в Одессу и вскоре был назначен старшим учителем математики и физики в гимназии при Ришельевском лицее. А через месяц его, учитывая склонности и научные интересы, перевели на должность преподавателя естественных наук. Молодой учитель с энтузиазмом принялся за работу. Уже в январе 1856 года он подал на рассмотрение директора лицея свою программу естественных наук и проект естественно-научного кабинета. Программа была утверждена, а кабинет предполагалось организовать по мере возможностей. Менделеев не долго украшал своим преподаванием одесскую гимназию. Его здоровье улучшилось, и он стал подумывать о продолжении научной деятельности в Петербурге или за границей. В Одессе соответствующих условий для этого не было. Но к возвращению в столицу ученый основательно подготовился. В Одессе он закончил работу над магистерской диссертацией, готовился к магистерским экзаменам. В мае 1856 года Менделеев вернулся в Петербург. К этому времени его уже включили в список молодых ученых, которых должны были направить в научную командировку в Европу.
