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门捷列夫把自己全部的热情投入到科学研究上，他看到当时俄罗斯的科学、工业、教育等一切都还太落后，他决心要凭借自己不懈的努力工作，去改变这个富饶、美丽的俄罗斯母亲的现状。
但是现实却是残酷的，圣彼得堡大学的实验室条件虽然要比敖德萨好些，但仍非常简陋，与“俄国第一校”的美名相去甚远。
门捷列夫的实验室设在校舍里，是两间用石头铺地，摆放了空橱柜的小房间。实验室里没有排气和通风设备，刺鼻的化学试剂气味弥漫在实验室，让人待的时间稍长一点就会流泪、咳嗽甚至窒息。
当有的实验需要长时间看守在那里的时候，那些有毒的气体就会乘虚而入，大大地损害人的身体健康。
所以无论雪花飘飞，还是狂风骤雨，大家只要有可能就会隔一会儿就到外面去透一口气。
“我们就像缺氧的鱼儿，总要从污水中把头探到水面去，呼吸新鲜空气，这样才能接着在水里游。”大伙儿无可奈何地摇着头。
至于实验室设备就更是简陋得不成样子。当时全圣彼得堡都买不到试管，连橡皮接管也必须自己亲手制造。
科研经费奇缺，连当时俄罗斯最卓越的化学家齐宁，每年也只有30卢布化学实验室经费。
齐宁是俄罗斯近代有机化学研究的奠基人，他不仅首次合成了苯胺和萘胺，对有机化学的发展做出了重要贡献，而且在俄罗斯传播了西欧的现代科学思想和实验方法，并为他的祖国培养了一大批化学家，其中包括布特列洛夫和鲍罗廷，后来，他们都在化学界享有盛名。
当时的化学界流行这样一句话：实验室越简陋，实验成绩就越好。可在这句幽默的话语背后饱含着多少化学家的辛酸与无可奈何呀！
门捷列夫向他的老师伏斯克列森斯基诉苦道：“我把搞科学研究工作的时间都白白地浪费在了做实验设备上，即使是研究染料这种极为简单的实验，也要折腾好多天。那些被我挤出来的时间，都用在一些并不重要的事情上，我真的很痛心。”
伏斯克列森斯基也很无奈，说：“这是整个俄罗斯的现状，圣彼得堡大学已经是第一学府了，它都这个样子，你可以想象一下别的地方，那里只能是更糟糕。”
门捷列夫接着抱怨：“一篇论文花了那么多的时间，可是稿费却很少。没有实验经费，没有实验设备，做起实验来困难程度要大了好多。”
伏斯克列森斯基话语沉重地说：“我们大家都一样，德米特里·伊万诺维奇。我不得不在5所大学里兼课，才能勉强维持一家人的生计。在俄国进行科学研究是很困难的。很遗憾，现实就是这样的可悲。”
许久，他的目光中又泛起了希望：“你现在正是风华正茂，听我的忠告，到外国去吧！在国外你可以认真地进行研究工作。那时，你就不用再为这些琐事分心而丢下主要工作了。”
听了导师的一番话，门捷列夫也好像看到了希望：“是啊，与其在这里抱怨，不如出去深造几年，那时候我能够发挥更大的力量。”
门捷列夫向教育部提交了出国深造的申请。他焦急地等待着。可是时间一天天地过去了，出国的事情却杳无音讯。
门捷列夫觉得等下去不是办法，如此恶劣的工作条件，很难在科研工作中取得突破性进展，即使自己最后出国深造，这也是一个必须加以改变的问题。于是他打算通过向社会呼吁，从而引起政府的关注。
他一边在圣彼得堡大学教书，一边兼职主持《国民教育部杂志》的科学报道部。
他在这个刊物上发表了许多文章，如《关于液体玻璃和玻璃釉药及其用法》《新染料》等。这些文章不仅运用科学知识指导了工业生产，更重要的是指出了两者的密切联系，即：不发展科学，工业就不能获得进步。
门捷列夫的想法是非常好的，做法同样也是对的，但是沙皇政府对于科学的态度，不是一个区区青年化学副教授写写文章所能改变得了的。
就在门捷列夫的心情为此日益沉重的时候，他接到了教育部“出国留学派遣令”，派遣他到欧洲去“在科学方面进行深造”，地点由他自己选择。
这突如其来的喜讯，使门捷列夫心头的阴霾顿时消散。他急忙向伏斯克列森斯基教授那儿跑去。
“老师，我出国的申请批下来了。”门捷列夫兴奋地向伏斯克列森斯基教授汇报。
伏斯克列森斯基教授听了这个消息也非常高兴，忙问：“多长期限？到哪个国家？我亲爱的！”
“期限两年，地点自己选。”
“这样太好了！让我想一想，杜马在巴黎工作，李比希在基森，凯库勒在根特……”伏斯克列森斯基掐着手指一个一个地数着那些大科学家的去处。
突然，他的眼睛一亮，抑制不住激动地说：“我看德国的海德堡不错，海德堡大学不仅有比圣彼得堡大学完善得多的实验条件，而且许许多多大科学家都聚集在那里工作，比如本生、基尔霍夫和卡利乌斯等。这些人都是第一流的科学家和实验能手，他们都能够给你很大的帮助。”
在伏斯克列森斯基教授的指导和关怀下，门捷列夫最后将进修深造的地点选在了德国的海德堡。
临行前，伏斯克列森斯基教授为他送行，用充满希望的目光望着他说：
“希望你记住，你这次出去，是为了有朝一日俄罗斯的科学界也有甜润、清新的空气，为了俄罗斯的繁荣昌盛。一百多年前，罗蒙诺索夫曾为俄罗斯化学界赢得声誉，希望你也能像他一样，让俄罗斯人民为你骄傲！”
门捷列夫重重地点了点头，眼睛湿润了。他背负着振兴俄罗斯的化学界、科学界以及民族工业的使命，启程奔赴海德堡。