Талантливого студента, Менделеева, в 1855 г. назначили учителем Ришельевской гимназии в Одессе. Здесь он подготовил свою вторую научную работу — "Удельные объемы". В Крыму Менделеев показался свою работу Пирогову. Великий врач с неожиданной внимательностью осматривает столь странного здесь пациента и... дарует ему жизнь! Менделеев навсегда запомнил то, что сказал ему Пирогов: "Нате-ка вам, батенька,
письмо вашего Здекауэра. Сберегите его, да когда-нибудь ему и верните. И от меня поклон передайте. Вы нас обоих переживете". Полгода в Одессе, и вот Менделеев вновь в Петербурге. Приехал он не с пустыми руками: работа, которую он привез — тончайшее и кропотливейшее исследование по удельным объемам. В возрасте 21 года Менделеев блестяще выдержал выпускные экзамены, а его дипломная работа о явлении изоморфизма была признана кандидатской диссертацией.
1850 г. — поступление в Главный педагогический институт. 1850 г. — смерть матери.
1854 г. — выход первой печатной работы.
Исследовал (1854-1856 гг.) явления изоморфизма, раскрывающие отношения между кристаллической формой и химическим составом соединений, а также зависимость свойств элементов от величины их атомных объемов.
В 1856г. закончил физико-математический факультет главного педагогического института в Петербурге, Ученый совет присудил ему титул "Старший учитель" и наградил золотой медалью. Менделеев стал читать курс органической химии в Петербургском университете.