В эти годы Менделеев активно работал над исследованием растворов. Результатом стала книга «Исследования водных растворов по удельному весу», вышедшая в 1887 году. В ней Менделеев изложил основы теории растворов. Ученый посвятил эту книгу матери: «Это исследование посвящается памяти матери ее последышем. Она могла его возрастить только своим трудом, ведя заводское дело; воспитывала примером, исправляла любовью и, чтобы отдать науке, вывезла из Сибири, тратя последние средства и силы. Умирая, завещала: избегать латинского самообольщения, настаивать в труде, а не в словах, и терпеливо искать божескую или научную правду, ибо понимала, сколь часто диалектика обманывает, сколь многое еще должно узнать, и как при помощи науки, без насилия, любовно, но твердо устраняются предрассудки и ошибки, а достигаются: охрана добытой истины, свобода дальнейшего развития, общее благо и внутреннее благополучие. Заветы матери считает священными Д. Менделеев».
Интересы ученого продолжали удивлять разнообразием.
7 августа 1887 года смелый исследователь совершил полет на воздушном шаре «Русский» с целью наблюдения полного солнечного затмения. Он поднялся на высоту примерно в 3 километра и пролетел около 100 километров. Во время полета Менделеев самостоятельно управлял воздушным шаром и проводил наблюдения.
В 1888 году по поручению правительства он совершил поездку по территории, известной сейчас как Донецкий угольный бассейн. Его задачей было изучение экономического состояния и возможных путей оптимизации добычи угля. Вернувшись из командировки, ученый опубликовал серию очерков-отчетов под общим названием «Будущая сила, покоящаяся на берегах Северного Донца». Идеи Менделеева опять опередили время. Он предложил разработать технологию подземного сжигания угля с целью последующего использования образующихся газов. Впервые эта идея была реализована только в 30-х годах XX века.
В 1889 году Менделеев был назначен почетным членом Совета торговли и мануфактур при министерстве финансов.
Весной 1890 года опять произошли студенческие волнения. И вновь ученый вынужден был вмешаться в бурные события. Студенты выработали петицию на имя министра народного просвещения графа И. Д. Делянова. Менделеев согласился передать ее министру, предварительно взяв со студентов обещание прекратить беспорядки. Не застав Делянова дома, Дмитрий Иванович оставил петицию. Вскоре она была возвращена на квартиру ученому. Волнения возобновились. Менделеев принял решение оставить университет. На одной из последних лекций ученый убеждал слушателей в том, что добиться желаемого эффекта можно только путем постепенных перемен, а не насильственными методами. Когда в университет ввели полицейские силы, Менделеев плакал. Покинув университет, Дмитрий Иванович Менделеев, ученый с мировым именем, оказался в положении безработного, ищущего место службы. Но свои «службы» Родине он не оставил. В 1890 году он создал проект нового таможенного тарифа, ав 1891 выпустил книгу «Толковый тариф». Она содержала комментарии к проекту Менделеева и обширный обзор русской промышленности.
В конце 1890 года Дмитрий Иванович, по поручению Морского и Военного министерств, приступил к созданию бездымного пороха. С этой целью он отправился в Англию и Францию (во Франции Менделеев, в частности, посетил Всемирную выставку). Распространенные слухи о том, что в этой поездке Дмитрий Иванович действовал как секретный агент, мягко говоря, далеки от истины. От военного министра Франции Менделеев получил 2 грамма пороха «как научный образчик для личного пользования». Исследовав порох, ученый смог не только установить его состав и предположить способ изготовления, но и пошел дальше. Французский порох представлял собой смесь разных веществ. Его неоднородность отражалась на качестве. За полтора года работы Менделеев разработал новый порох на основе «пирроколодия». Этот порох был однороден и прекрасно показал себя при испытаниях, превзойдя все иностранные марки.
В 1891 году Менделеев также принимал участие в составлении «Энциклопедического словаря» Брокгауза и Ефрона. Ученый составил 23 и отредактировал 166 статей, посвященных химическим и техническим вопросам. В этом же году «Основы химии» Менделеева были изданы в Англии. Через три года появилось и французское издание. Слава и популярность Дмитрия Ивановича за границей росла. В 1894 году он участвовал в праздновании юбилеев Оксфордского и Кембриджского университетов. В конце 1892 года Менделеев был назначен ученым хранителем Депо образцовых мер и весов. Вскоре по его инициативе Депо было преобразовано в Главную палату мер и весов, управляющим которой Дмитрий Иванович оставался до конца своих дней. Он занялся переоборудованием Палаты и со временем, благодаря деятельности Менделеева, она превратилась в хорошо оборудованное и активно функционирующее научное учреждение.
