В этой работе речь шла о химии стекловарения. Двадцатидвухлетний магистр химии по-своему прощался с прошлым. Ведь стеклоделание было первой технологией, с которой Менделеев познакомился еще в детстве на заводике под Тобольском. Вторая диссертация объясняла добытые опытом законы стекольного производства с точки зрения большой науки. Взгляды Менделеева на природу кремнеземистых соединений, выраженные в диссертации, а также в полностью принадлежащей ему теоретической части книги «Стекольное производство» (1864), были новы по сравнению с существовавшими в то время воззрениями и представляли собой дальнейший шаг в развитии науки о стекле.
Диссертация «Строение кремнеземистых соединений» на звание приват-доцента Петербургского университета была защищена Д. И. Менделеевым 21 октября 1856 года. После соблюдения всех бюрократических формальностей, 9 января 1857 года Дмитрий Иванович официально вступил в должность. Одновременно он был избран секретарем физико-математического факультета. Кроме чтения лекций по органической химии и выполнения других университетских обязанностей, он активно сотрудничает как популяризатор науки с «Журналом Министерства народного просвещения», дает и частные уроки (дополнительный приработок к скромному университетскому жалованью был не лишним).
Д. И. Менделеев в 1855 г.
В это же время он влюбляется в Сонечку Каш — 16-летнюю дочку приехавших из Тобольска в Петербург знакомых семьи Менделеевых. Через ее родителей Дмитрий Иванович сделал девушке предложение и был объявлен женихом. О своей помолвке Менделеев писал родным и товарищам, получал от них поздравления и пожелания семейного счастья. Был уже назначен день и определена церковь для венчания. Но накануне свадьбы Сонечка решительно заявила отцу, что не хочет выходить замуж. На старости лет она написала несколько страничек воспоминаний об этой истории. Объяснение выглядит наивно, по-детски: «При виде своей комнатки, в которой я провела столько лет счастливого детства, при мысли, что скоро надо покинуть это дорогое, родное гнездышко, расстаться с горячо любимой мамашей и уехать куда-то далеко, навсегда, с человеком, которого не так люблю, как бы хотела любить, — я залилась горькими, неутешными слезами».
Дмитрий Иванович тоже плакал, получив отказ. Его служанка, пришедшая в дом невесты, жаловалась, что он никуда не выходит, только пьет воду и лежит, как бы не заболел.
На четвертый день появился сам Менделеев, пожелавший все-таки объясниться с невестой. «Он быстро подошел ко мне, взял за руки и заплакал, — продолжает вспоминать старенькая Сонечка (Софья Марковна Фогель). — Я чувствовала, как горячо целовал он руки и как они были мокры от слез. Мне никогда не забыть этой тяжелой минуты нашей разлуки. Тогда я в первый раз сама поцеловала его крепко в лоб, и в этот момент мне показалось, что он для меня дороже и ближе всех других, после мамаши, и у меня на языке уже были слова: “Я, я люблю вас…" Но я не произнесла этих слов вслух и наша судьба была решена…»
Намечавшаяся свадебная поездка за границу, разумеется, тоже не состоялась. За границу он поедет один в апреле 1859 года. В научную командировку. Он мечтал об этом с тех пор, как окончил институт. Помните о желательности посещения выпускником иностранных академий говорилось в отзыве академика Фрицше? Но теперь он едет уже не просто как подающий надежды. Едет, успев зарекомендовать себя как блестящий молодой ученый.
Д. И. Менделеев отправился за границу, чтобы личным общением с иностранными химиками и слушанием специальных курсов расширить свой кругозор, а главное — иметь условия для самостоятельной экспериментальной работы, каких нигде в России не было. Темою своих исследований он наметил изучение вопроса о связи между сцеплением жидкостей, их физическими свойствами и весом их химической молекулы. Метод работы, выбранный Менделеевым, состоял в наблюдении высот поднятия жидкостей в капиллярных трубках, которые являются мерой сцепления. Эта обширная и увлекательная область требовала точнейших наблюдений, а следовательно — точнейших приборов, химически чистых веществ, чистого, удобного, спокойного места для работы. И что немаловажно — с хорошим климатом, учитывая состояние здоровья Дмитрия Ивановича. В поисках такого места он объехал несколько университетских городов Германии и наконец остановился в Гейдельберге.