Работа над докторской диссертацией заняла у Менделеева в общей сложности свыше трех лет. Но в то же время он читал лекции, писал статьи для «Технической энциклопедии», выполнял в своей лаборатории химические анализы для промышленности.
Вспоминая первые годы своей преподавательской деятельности, Дмитрий Иванович говорил, что ему пришлось читать столько лекций, что он еле успевал на извозчике переезжать из одного учебного заведения в другое. Кроме уже названных, это были Кадетский корпус, Корпус (впоследствии институт) путей сообщения, Инженерное училище. И однажды на вопрос: «Зачем же вы набрали так много работы?» — признался: «Когда я жил за границей, у меня была интрижка, а от нее плод, за который и пришлось расплачиваться».
Предмет этой интрижки — некая г-жа Фойхтман (Фойхтманша, как называл ее в письмах к Менделееву его друг химик Оленинский), а плод — дочка Роза. Кем была Фойхтман, как расстался с ней Дмитрий Иванович, почему Оленинский окрестил ее «ведьмой» и советовал другу с ней не великодушничать — биографам того установить не удалось (иногда ее называют провинциальной актрисой). Известно лишь, что Менделеев беспокоился о воспитании дочери вплоть до ее замужества, посылал деньги, хотя в откровенную минуту сказал одному другу: «Да я не уверен, моя ли она».
Мы располагаем опубликованными в 1917 году воспоминаниями инженера В. В. Рюмина о лекциях и практических занятиях Менделеева в Технологическом институте в 1863–1864 гг.:
«Первое впечатление живо и до сих пор: длинные волосы, некоторая небрежность костюма, нервные, порывистые движения, особая манера разглаживать бороду сзади наперед, глубокий взгляд, своеобразная интонация несколько глухого голоса отличали Д. И. от большинства наших профессоров.
Читал свои лекции Д. И. тоже не так, как остальные: его речь была отрывиста, не всегда лилась гладко, но положения его были точны, в наши головы они вклинивались и отчетливо врезались в памяти.
Иногда он, увлекаясь сам, не замечал, что далеко отошел от курса, унесся в область нам недоступную, в область химической фантазии, и тогда, спохватившись, останавливался, улыбался, глядя на нас, и, расправляя бороду, говорил: “Это я все наговорил лишнее, вы не записывайте”.
<…>
Вообще в лаборатории, делая разъяснения и замечания студентам, Д. И. бывал подчас раздражен и отпускал фразы, вроде того, что “ни одна кухарка не работает так грязно, как вы”. Но это не портило отношений: говорил он это нам, как равным, и сам сносил ответы не всегда почтительные и корректные, отвечая на них остроумными и меткими шутками. Его отношения всегда дышали доброжелательством, и важен был их смысл, а не форма. Зато он научил нас работать в лаборатории так чисто и аккуратно, как ни до, ни после него не работали.
<…>
Д. И., кроме громадного количества знаний, которыми он обладал, был химиком с глубоким чутьем. Нередко от него можно было услышать: “Ну, знаете ли, по соображениям, эта реакция должна идти так, как Вы говорите, только тут что-то не так, я чувствую, что не так — не пойдет”. И чувство его не обманывало. Его слова: “Химик должен во всем сомневаться, пока не убедится всеми способами в верности своего мнения” — остались навеки в памяти его учеников, и каждый из них, делая анализ, проделывал его со всеми тонкостями и тогда только решительно говорил о результатах».
Летом — осенью 1863 года Менделеев побывал в нефтеносных районах Апшеронского полуострова. Пригласил его туда московский купец В. А. Кокорев, имевший нефтеперерабатывающий заводик близ Баку. Владельца интересовало, можно ли найти способ удешевления и перевозки нефти, а если этого сделать нельзя, то Дмитрий Иванович имел полномочия закрыть невыгодное дело. «Можно!» — сделал вывод Менделеев. Но успех требует «многих разных мер и условий», между ними надо выбирать «одну, наиболее важную». А это, по мнению Менделеева, — отмена откупной системы. Поясним: нефтеносные земли принадлежали казне, а она сдавала участки предпринимателям (откупщикам) в аренду на четыре года, после чего участок снова выставлялся на торги. Модернизировать производство, вкладывая большие деньги, при такой системе было опасно.
Менделеев отправился к министру финансов Рейтерну и, как лицо не заинтересованное, стал его убеждать в выгодности для казны отмены откупной системы. Министру же скромный, но устойчивый доход с откупов представлялся уже прирученной синицей, а проблематичные сборы с каждого пуда нефти, как предлагал Менделеев, казались журавлем в небе. Ученый утверждал, что вместо одного-двух миллионов пудов легко довести добычу нефти до сотни миллионов пудов и не ввозить американский керосин, а вывозить за границу свой собственный. «Это ваши профессорские мечтания», — перебил его Рейтерн, и Менделеев в ярости покинул министерство. Он никогда не мог простить этой реплики и так часто о ней вспоминал, что тем самым прославил ничем иным не замечательного министра.