Усиленные занятия, смерть матери, сырой петербургский климат, суровый быт института, — все это вместе так повлияло на здоровье Дмитрия Менделеева, что он, крепкий сибиряк, уже а первый год стал прихварывать. Чем дальше — тем больше, и наконец у него показалось кровохарканье, надолго уложившее его в постель.
Положение настолько обострилось, что конференция института спешно начала хлопотать о переводе Менделеева в Киевский университет. Но этого никак не хотел сам Дмитрии Менделеев. Он прекрасно понимал, что там не найдет ни такой профессуры, ни такой научной постановки занятий, как в Педагогическом институте, и дорожа уже налаженной работой под руководством знающих его преподавателей и сжитостью своей с товарищами, от перевода в Киев отказался.
Как ни ограничивал во всем непреклонный режим, как ни замораживал молодежь институтский устав, постоянное общение и совместные занятия объединяли не только территориально, — создавались дружеские связи, и ими не мог не дорожить Дмитрий Менделеев, не имевший другого дома, кроме института. Важна была для него и прекрасно по тому времени, оборудованная химическая лаборатория института, в которой он начал с увлечением работать. О нем уже поговаривали в среде студенчества и профессуры, как о гордости института, как о «восходящей звезде», но болезнь то и дело прерывала занятия, заставляя чуть не половину времени проводить в кровати лазарета. Лежа неподвижно, по требованию доктора избегая не только разговоров, но и движений, он все же продолжал читать, заниматься, впитывать в себя знания и поражать своей трудоспособностью не только товарищей, но и профессоров. Больше всего его беспокоила болезнь тем, что отрывала от лаборатории, заставляя удовольствоваться во многих случаях только теорией химии, тогда как хотелось самому на практике проверить сомнительность чужих выводов, или на опыте воочию убедиться в правильности своих.
Редкие месяцы здоровья, дававшие возможность работать в лаборатории, доказывали и самому Дмитрию Менделееву и руководителям его, что путь, выработанный им, действительно верен, что у него не только все необходимые для естественника данные, но и те, необязательные для обычного труженика, которые сразу же выделили его среди студентов и сделали лучшим и любимейшим учеником профессора Воскресенского.
Действительно, профессор Ал. Аб, Воскресенский, глава русской химической школы, имел все основания гордиться своим учеником. Студенческие анализы Дмитрия Менделеева представляли собой не только образцовые ученические работы, но и серьезные шаги вперед в вопросах изучения химических свойств тех веществ, над которыми он работал. Еще до окончания курса была опубликована его работа «Об анализе орксита и пироксена из Финляндии», доставившая ему славу, правда, пока еще только в стенах института. А при окончании курса Дмитрий Менделеев представил серьезную диссертацию «Изоморфизм в связи с другими отношениями кристаллической формы к составу». Эта работа его над изоморфизмом, т. е. рядом таких случаев, когда различные элементарные тела могут заменять друг друга в каком-либо химическом соединения, не изменяя его кристаллической формы, и таким путем обнаруживать свое естественное сходство и принадлежность к той же естественной группе, эта работа показала в Дмитрии Менделееве по умелому овладению материалом и по широте взятых обобщений если еще и не законченного ученого, то всяком случае уже выдающегося химика.
Выпускные экзамены, сданные им блестяще, только лишний раз подчеркнули, что у окончившего институт Дмитрия Менделеева впереди не серенькая жизнь скромного провинциального учителя химии и физики, а путь исканий большого, может быть великого ученого. Последний экзамен по химии был триумфом не столько самого Менделеева, сколько его учителя профессора Воскресенского. Дмитрий Менделеев обнаружил такие серьезные познания и такое понимание современного направления науки, что все присутствовавшие на экзамене, и между ними академик Ю. Ф. Фрицше, засыпали профессора Воскресенского поздравлениями с таким талантливым учеником.
Это отличие и золотая медаль, присужденная ему, лучшему из окончивших курс, дали возможность Дмитрию Менделееву не покидать Петербурга и остаться при институте для подготовки к экзамену на степень магистра.