Многие стремились в своих воспоминаниях передать образ Менделеева-профессора. Особенно ярко и эмоционально это получилось у его ученицы на Высших женских курсах, а впоследствии сотрудницы в Палате мер и весов О. Э. Озаровской: «С живописной львиной головой, с прекраснейшим лицом, опираясь на вытянутые руки с подогнутыми пальцами, стоит высокий и кряжистый Менделеев на кафедре… Если речь заурядного ученого можно уподобить чистенькому садику, где к чахлым былинкам на подпорочках подвешены этикетки, то речь Менделеева представляла собой чудо: у слушателя из зерен мыслей вырастали могучие стволы, ветвились, сходились вершинами, буйно цвели, и слушатели заваливались золотыми плодами. Про этих слушателей можно сказать одно: счастливцы!»
Готовясь к изложению своего предмета, Менделеев понял, что ему нужно создать не просто курс химии, а настоящую большую науку Химию, потому что она до того времени не была объединена общей теорией, не была согласована во всех своих частях. Записанные студентом Никитиным лекции обрабатывались, дополнялись, изменялись и в таком расширенном виде составили первый том капитального труда «Основы химии» (1868), а через три года появился и второй том.
По этой книге училось несколько поколений химиков в России и за рубежом. При жизни Менделеева «Основы химии» изданы восемь раз; пять раз переиздавались в Советском Союзе; выходили в других странах на английском, немецком, французском языках. Каждое новое прижизненное издание было уточненным и дополненным. Незадолго до смерти Дмитрий Иванович писал: «Эти “Основы” — любимое дитя мое. В них мой образ, мой опыт педагога и мои задушевные научные мысли».
По воспоминаниям Г. Густавсона, однажды некий составитель руководства по химии, даря Менделееву свою книгу, подчеркнул, что теоретическое содержание отделено в ней от фактического и практического, и он считает это большим достоинством. Дмитрий Иванович со свойственной ему прямотой и эмоциональностью заявил, что это как раз недостаток. Загружая читателя фактами, вместо того чтобы разъяснять им законы, управляющие фактами, автор рискует оказаться в положении аристотелевского сапожника, снабдившего своего ученика запасов готовых сапог, вместо того чтобы научить его, как нужно тачать сапоги.
Рукопись таблицы «Опыт системы элементов…», составленной и подписанной к печати 17 февраля (1 марта) 1869 г.
Менделеев писал: «Одно собрание фактов, даже и очень обширное, одно накопление их, даже и бескорыстное, не дадут еще метода, обладания наукой, и они не дают еще ни ручательства за дальнейшие успехи, ни даже права на имя науки в высшем смысле этого слова. Здание науки требует не только материала, но и плана, гармонии, воздвигается с трудом, необходимым как для заготовки материала, так и для кладки его, для выработки самого плана, для гармонического сочетания частей, для указания путей, где может быть добыт наиполезнейший материал. Тут поле истинным открытиям, которые делаются усилием массы деятелей, из которых один есть только выразитель того, что принадлежит многим, что есть плод совокупной работы мысли. Узнать, понять и охватить гармонию научного здания с его недостроенными частями — значит получить такое наслаждение, какое дает только высшая красота и правда».
Члены химической секции Первого съезда русских естествоиспытателей в Петербурге (1868). Сидят (слева направо): В. Ю. Рихтер, С. И. Ковалевский, Н. П. Нечаев, В. В. Марковников, А. А. Воскресенский, П. А. Ильенков, П. П. Алексеев, А. Н. Энгельгардт;
стоят (слева направо): Ф. Р. Вреден, П. А. Лачинов, Г. А. Шмидт, А. Р. Шуляченко, А. П. Бородин, Н. А. Меншуткин, Н. Н. Соковнин, Ф. Ф. Бейльштейн, К. И. Лисенко, Д. И. Менделеев, Ф. Н. Савченков
Охватить «гармонию научного здания с его недостроенными частями» Менделеев смог в периодическом законе химических элементов, составившем методологическую базу «Основ химии».
Существует легенда, что гениальная система, позволившая наглядно представить все многообразие природных элементов в виде упорядоченного множества, открылась 35-летнему ученому во сне. Ученый сам способствовал ее распространению, рассказывая: «Вижу во сне таблицу где все элементы расставлены, как нужно. Проснулся, тотчас записал на клочке бумаги, — только в одном месте впоследствии оказалась нужной поправка». Но тем, кто наивно поражался такому везению, он однажды растолковал: «Я над ней (системой, — Ю. С.), может, лет двадцать думал, а вы думаете: сидел и вдруг — готово».