门捷列夫考入彼得堡高等师范学校物理数学系后，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃为了能和心爱的儿子门捷列夫经常在一起，便和女儿丽莎一起留在了首都彼得堡居住。
但是，也就是在这一年的秋天，玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃由于连续不断的打击和积劳成疾，她害了伤寒病。虽然彼得堡有许多著名的医生，但最终还是没能医治好她的病。
1850年9月20日，门捷列夫的母亲玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃像一只春蚕，吐出最后一点点丝后，与世长辞了。慈母的不幸逝世，对门捷列夫来讲，是一个相当沉重的打击。
玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃的遗体埋葬在首都郊区的瓦尔柯沃墓地。
灰暗的云块，缓缓地从墓地的上空从南向北移去，阳光暗淡，天气阴冷，整个墓地给人一种荒凉寥落的感觉。墓地那边枯黄的树林里，乌鸦惊惶地躁叫着，飞来飞去，它们大群大群地从这片树林飞向那片树林，忽然又散落到那些已经歪斜的、脱落的油漆的十字架上，“呀呀”地叫着。
已经不知道在这里坐了多长时间了，几天来，门捷列夫总是这样默默地坐在母亲的墓前。母亲玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃那慈祥、可亲的面容时时闪现在他的眼前。多么伟大的母亲呀！从门捷列夫记事的那天起，他就看到母亲为了这个家在整日操劳着。
母亲本来是一个大家闺秀，本来可以过着衣来伸手、饭来张口的舒舒服服的好日子，可是她却偏偏嫁给了父亲。在母亲的眼中，金钱、物质、享受等等一切都不是重要的，重要的是她要嫁给的人应该是一个正直的、有知识、有学问的人。就这样，她冲破了旧礼教的束缚，不顾外公的反对，毅然走出了富贵的家庭，来到西伯利亚的一个小城镇，和父亲一起创造了这个家庭，这是多么高尚啊！
门捷列夫清楚地记得，父亲依万·巴甫洛维奇·门捷列夫刚刚害了眼病那阵子，全家人的经济来源一下子断了。是母亲，把她从娘家带来的陪嫁品——那些金银首饰全部都给变卖了，为的是让全家人能够吃上几顿像样的饭菜。后来，她不辞劳苦，惨淡经营着小玻璃厂，使这个小厂起死回生，从这时家里的生活才开始有了转机。
门捷列夫知道母亲虽然对他疼爱，但每当他因贪玩而忘记了做功课的时候，母亲的脸就立刻变了。那训斥，有时真让他接受不了。可现在想想，母亲所做的一切，不都是为了自己吗？此刻，门捷列夫多么想再听到母亲的训斥啊，哪怕只有一句也好。门捷列夫知道，母亲为了这个家，为了儿女们的成长，已经把心血全都熬干了。是母亲教会了他如何做人，怎样面对生活，如何战胜各种困难而不被困难所吓倒。
门捷列夫记得，母亲曾语重心长地对他说：“米金卡，你可以没有钱，可以没有住房和衣物，但你决不能没有知识。要记住，知识就是创造所有物质的财富！”
门捷列夫端详着母亲的遗像。啊，母亲显得那么衰老，那些皱纹儿过早地爬上了母亲的脸庞。每当他看到同学的母亲的手，又看到自己母亲的手的时候，他的心里就有一股说不出来的滋味儿。母亲的手呀，辛酸写在上面，爱心绘在上面，劳苦刻在上面。当这双手抚摸着他的脸庞时，虽然有点粗糙和刮脸，但是他还是最喜欢母亲这双手，因为，这是世界上一个最无邪、最充满爱心的母亲的手啊！门捷列夫知道，他的母亲是一个平凡的女人，就像那灿烂星河中一颗颗叫不出名字来的小星星一样，但同时他又认为，他的母亲又是世界上最伟大的母亲。因为，他把全部的爱都给予了她的丈夫和儿女们，而她自己，却从来没有想到要索取些什么。他的母亲虽然没有上过大学，但她的话语，她的行动和她的思想，永远都在激励着他。门捷列夫曾不只一次地对别人说：“引导我走上成功之路的第一个老师就是我的母亲——玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃。”
门捷列夫永远怀念着母亲，他终生不忘母亲的伟大形象。在1887年所著的《水溶液比重之研究》的序言中，他写下了这样几行意味深长而又动人的话：“这部作品是作为最小的孩子纪念自己的慈母而写的。只有慈母以自己的辛勤劳动经营工厂才能使儿子长大成人；她以身作则来教育儿子并以慈爱来纠正儿子的错误；她为了使儿子献身于科学，毅然离开了西伯利亚，并不惜倾其所有，竭尽全力。临终遗嘱说：不要欺骗自己，要辛勤地劳动，而不是花言巧语。要耐心地寻求真正的科学真理。因为她知道，人们应该知道更多的东西，并借助于科学的帮助，不是强迫，而是自愿地去消灭成见和错误，而且可以做到：捍卫已经获得的真理，进一步发展自由，共享幸福和内心的愉快。门捷列夫认为母亲的遗训就是神圣的信条。”
在失去母亲那痛苦的日子里，是姐姐丽莎鼓起了门捷列夫生活的勇气。她对门捷列夫说：“米金卡，你不要整日这样消沉，如果妈妈在天有灵，她也决不会让你这样做的。米金卡，你要像个堂堂正正的男子汉，挺直腰杆儿来，继续努力地去学习，只有这样，你才能报答妈妈的养育之恩，同时也不辜负妈妈对你的殷切希望啊。”
门捷列夫看着比他仅大两岁的姐姐，突然，他扑向姐姐的怀抱，对姐姐说：“姐姐，我想大哭一场。”
“米金卡，我理解你现在的心情，哭吧，让我们把心中所有的痛苦都哭出来吧……”
姐弟俩在妈妈的墓前抱头痛哭。他们在问苍天，为什么把这么多的灾难都降临给他们；命运啊，你真会捉弄人，难道我们经历的苦难还不够多吗……
在厄运面前，常常有两种人，一种人面对厄运，面对连续不断的打击而就此萎靡不振，就此消沉下去；但也有另一种人，他们决不向厄运低头，当厄运到来的时候，他们最初可能也有消沉的时候，但经历了痛苦的磨炼，他们最终会直起腰来，扼住厄运的咽喉，坚定地走自己的路。只有这样的人，才是生活和事业上的强者！
门捷列夫和姐姐丽莎姐弟俩挽着胳膊，坚定地走在了彼得堡的大街上……
一年半以后，也就是1852年3月，门捷列夫的姐姐丽莎也因肺病去世了。这样，年仅18岁的门捷列夫只有孤身一人留在彼得堡了。
连续又失去两位亲人，使门捷列夫的精神受到相当大的打击。他时常在夜里惊醒，嘴里不断地呼喊着妈妈和姐姐的名字。
为了转移自己精神上的痛苦，门捷列夫更加刻苦地学习，做实验。他觉得，自己只有在紧张的学习和实验中，精神上才能得到一点解脱。可是，命运似乎总是爱和他过不去。
近些日子来，门捷列夫时常感到身体十分虚弱，经常发低烧、冒虚汗。每每照镜子，他简直都不敢相信镜子里的那个眼睛深深地陷下去，颧骨高高突起来的人就是自己。同时，他也发现，自己的痰中开始带有血丝了。
看到门捷列夫瘦成这个样子，楞次教授和伏斯克列·辛斯基教授非常着急。他们商量一下后，便硬把他拽进学校的附属医院去做全面检查。不久，检查结果出来了。门捷列夫患了严重的喉头出血症。这种病在当时很难医治，所以，老师们都开始为他的生命担心了。
对于门捷列夫所患的疾病，学校非常重视。校务委员会议上提出了让他转到基辅大学去学习的建议。学校认为，基辅的气候温和，气候的转变可能对门捷列夫的身体产生良好的影响，但是，门捷列夫却没有离开彼得堡。因为，他非常珍视伏斯克列·辛斯基教授在科学上对他的帮助和友谊。
门捷列夫清楚地记得刚刚踏进彼得堡高等师范学校化学实验室的情景：物理学家楞次的助手米哈依洛维奇对他这个来自西伯利亚的土里土气的年轻人根本就没有看上眼。他对门捷列夫说：“看得出来，你知道得还不少，你能评价一下楞次教授的学问吗？”米哈依洛维奇一面问，一面带着轻微的蔑视的神情望着衣着俭朴的门捷列夫。
看着米哈依洛维奇那副神气的样子，门捷列夫语气平和地说道：“楞次教授是我最崇拜的教授之一，我听过他讲的许多次课，我觉得，楞次教授思维敏捷，学问高深，知识渊博。但是，他的思想还达不到对事物本质的真正认识和透辟的理解。”
米哈依洛维奇的眼睛眯成一条线。
“按你的意见看来”，米哈依洛维奇用比较客气、然而带有明显的挖苦语气问道：“如何才能达到对事物本质的真正认识与完全理解呢？”
“这取决于数学！”门捷列夫肯定地回答道：“数学是一切事物的真正尺度，而且我认为物理定律没有数学的帮助是难以掌握的。”
“说得好！”
一个响亮的声音说道。这使所有的人都转过身去，原来是伏斯克列·辛斯基教授在讲话。
“说得太对啦，门捷列夫，这种见解到现在还很少有人赞成。”
正是从那个时候起，门捷列夫才真正了解和认识了伏斯克列·辛斯基教授。从此，他们在学术研究上，不仅是师生，更是共同探讨科学的挚友。门捷列夫认为，只有在伏斯克列·辛斯基教授的身旁，他的研究工作才能取得更大的进展。
既然门捷列夫决定不去基辅大学，于是，学校便命令他立刻住进学校的附属医院接受治疗。
家庭的不幸，疾病的折磨，厄运一个接着一个的降临，都没有使门捷列夫的意志消沉下去。他念念不忘的是母亲的临终遗言：“不要幻想，要勤奋工作，不懈地寻求真理。”母亲的教诲给了门捷列夫强大的精神力量，他决心要同厄运抗争到底。在附属医院的那些日子里，门捷列夫一天也没有停止过顽强的研究工作，他克服了精神上、物质上和身体上的重重困难，顽强地学习，不懈地探索。他的那种不屈不挠的拼搏精神，坚强的意志和罕见的劳动热情，使彼得堡高等师范学校的全体师生员工都感到十分惊讶。
正是靠着这种不断追求真理、探索真理的坚定信念和顽强的毅力，使门捷列夫在化学的研究上取得了一个又一个好成绩。
1854年，门捷列夫写出了一篇关于对矿石化学成分问题分析的论文《芬兰褐帘石的化学分析》。这篇论文深得著名化学家伏斯克列·辛斯基教授的称赞。他在评语中写到：“这一分析做得很出色，值得在俄罗斯矿物学会的会刊上刊登。”
不久，门捷列夫带病又完成了另一篇化学分析方面的论文《从鲁斯基拉到芬兰的辉石》。
同年，门捷列夫在研究同晶现象（即在某一种化学化合物中的相似元素相互代替时，而不改变它的结晶形式的现象）方面完成了巨大的和重要的研究工作。门捷列夫把一种同晶物质中的晶体浸入到另一种物质的饱和溶液中，他发现，浸入液体中的晶体又在表面上生长出了由溶解了的同晶物质的原子所构成的新层。为了能更确切地证明这一现象，门捷列夫还在实验室中培育了各种极不相同的物质同类结晶体，然后与各种天然矿物标本进行认真的比较，他以极其浓厚的兴趣观察到：同晶物质是怎样由溶液中结晶而出，又怎样成为同类构造的混合结晶体的。
门捷列夫还通过实验证明：属于同晶物质的两种不同的化合物，从溶液中结晶出来时，可以形成结构相同的混合结晶体。
在研究同晶现象时，门捷列夫还曾努力想获得关于同晶物质的各种原子中间的相互联系的概念。他认为，研究这些联系是研究化学的主要任务之一。
正是在对同晶现象研究的基础上，门捷列夫写出了他的著名的毕业论文：《论同晶现象与结晶形状及组成的关系》。这部著作得到了专家、教授们的一致好评，并在1856年刊登在俄罗斯的权威刊物《矿业杂志》上，同年，《论同晶现象与结晶形状及组成的关系》还出版了单行本。几分耕耘，就会有几分收获。
经过几年来的艰苦努力，门捷列夫终于取得了全校毕业生考试第一名的优异成绩。彼得堡高等师范学校授予门捷列夫“一级教师”的光荣称号和金质奖章。全校师生和社会各界人士都向这位来自西伯利亚的年轻人和他的老师伏斯克列·辛斯基教授表示最热烈的祝贺。
出席彼得堡高等师范学校毕业考试的俄罗斯科学院院士，高度评价了门捷列夫的学习成绩，认为门捷列夫不但“完全掌握了化学知识”，“甚至已认识到了这门科学最新发展的方向”，并建议彼得堡高等师范学校的校长应该给门捷列夫创造更好的工作和学习的条件，以便让他“在科学上进一步深造”。
鲜花、奖牌和荣誉并没有使门捷列夫陶醉。此刻，门捷列夫来到母亲玛丽雅·德米特利耶芙娜·门捷列也娃的墓前，他把金质奖章和学校颁发的“一级教师”的证书轻轻地放在母亲的墓前。
晚风习习，繁星点点。门捷列夫仰望夜空，北斗七星高挂天幕，多么美好的夜晚。星星眨着眼睛，望着大地，门捷列夫睁着眼睛，看着天空，此时，他觉得，在母亲的墓前，他和天地在沟通，在和慈祥的母亲进行着生者与死者心灵间的沟通。他要告诉疼他、爱他，用生命的光和热、用一双轻柔而又坚毅的手把他高高托起的母亲，她的儿子长高了，长大了，他就要展翅飞翔了……
门捷列夫在母亲的墓前站立了很久、很久，当旭日东升的时候，他向母亲的墓深深地鞠了一躬，然后，带着思恋，带着希望，慢慢地朝前走去……
