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当小门捷列夫超常的天资和聪明好学的表现，赢得了老师和同学们的一致称赞时；当玛利姬的工厂呈现出繁忙兴旺的景象，前来订货的客户接连不断，向外送货的马车一辆接一辆时，一连串的不幸降临到了这个本来充满了希望的家庭。
首先是伊万，他患了结核，一病不起，持续高烧十几天后，就与世长辞了。他多么想看到自己疼爱的孩子能接受高等教育，做出一些惊天动地的对祖国有益的事啊，可他没有等到这一天，就永远地闭上了眼睛。
这对门捷列夫全家简直是一个晴天霹雳。伊万虽然仅有一点模糊的视力，无法挣钱养家，但他善良，有才华，在当地是一个很受人尊敬的人，也是全家的主心骨。
伊万的去世，使这个家庭崩溃了。
当一家人终于接受了现实，准备从悲痛中振作起来时，门捷列夫的大姐又一病不起。她是妈妈工厂的得力助手，每日发货、收账、结算全依靠她。玛利姬为救女儿想尽了办法，可是，最终也没有把女儿的病治好。不久，大女儿也离开了人间。
灾难到此并没有终结，接下来，一场大火将一家人赖以生存的工厂化为了灰烬。
一连串的灾难使原来的大家庭无法维持下去了，哥哥们都离开家，到外面的世界去寻找出路，姐姐们则纷纷嫁人，最后玛利姬的身边只剩下了最小的女儿丽莎和门捷列夫。小女儿还不到嫁人的年龄，小儿子是丈夫生前的希望。玛利姬要靠剩下的一点积蓄，把两个未成年的孩子抚养成人。
小门捷列夫在这一连串的打击面前，虽然也悲痛万分，但是他将这一切化为了动力，将自己全部的精力都投入到学习当中。最后，以除拉丁文之外，其余各科都是优秀的成绩，圆满地结束了中学的学习。
玛利姬拿着儿子的中学毕业证书，心情久久不能平静，她想起了在额尔齐斯河的沙滩，在百花盛开的草原，在茂密的白桦树林，在清澈如镜的湖泊边，她和伊万相依相伴；想起了伊万曾给她讲的大自然的奥秘及生活的趣事。
但是伊万念叨最多的是莫斯科，讲那里的克里姆林宫，讲那里的莫斯科大学。
玛利姬知道丈夫始终把知识和科学看作世上最神圣的事情，他最大的心愿是希望孩子们将来都能读大学，搞教学或研究工作。现在伊万的心愿只有门捷列夫能够达成。
为了完成伊万唯一的遗愿，玛利姬毅然变卖了全部家产，带上所剩不多的积蓄，带着丽莎和门捷列夫，告别了托博尔斯克镇，登上了去莫斯科的马车。她此行的目的很明确，就是设法送门捷列夫上大学。
从托博尔斯克到莫斯科路途遥远，达上千公里。年轻的门捷列夫不顾旅途的劳累，兴致勃勃地观赏着一片又一片莽莽原野、古树参天的原始森林、美丽的河流……
湖光山色，奇花异草，光怪陆离的大自然景色，使门捷列夫情趣盎然，心花怒放，他像笼中之鸟回归大自然一样，显得格外欢快。
10多天后，他们跨过了卡马河，到达了喀山，接着又渡过了伏尔加河。玛利姬兴奋地告诉姐弟俩：莫斯科就要到了！他们这样一路兼程20多天，也没有走完横跨全俄罗斯路程的一半。
门捷列夫在心中叹道：“多么辽阔的俄罗斯！上帝给了我们一个多么美丽宽广的家园！我一定要成为一名科学家，去探寻大自然无穷无尽的奥秘。”一种跃跃欲试的冲动更加强烈地击打着他的心扉。
莫斯科是一座古老的城市，也是俄罗斯的首都，在那里汇集了全国著名的科学家。
门捷列夫满怀着学习的热情和求知的渴望，来到了这里。站在克里姆林宫墙外的广场上，门捷列夫觉得莫斯科甚至比他想象中的还要美好。
可在莫斯科，等待着门捷列夫母子的并不是笑脸。
冷眼、推诿、嘲笑，像一把把利剑戳着他们的心。没有显赫的家庭，没有莫斯科学区的学籍，这使任何一所大学的校长都轻而易举地说出“不”字，可这个“不”字怎样深深地刺伤了母子俩人的心啊。
没有办法，玛利姬只得通过她的哥哥，去拜见教育部的官员，甚至还找到了教育部部长。
部长耸着肩，摊着双手，毫无通融地拒绝道：“肯定不行！托博尔斯克属于喀山学区。就算你的儿子才华出众，也只能报考喀山大学，这里经常会招收其他学区的学生。”
玛利姬很清楚这是不可能的。上喀山大学意味着又要跋涉上千公里返回，况且喀山大学并不理想。
这时，好心的朋友劝玛利姬，让门捷列夫在莫斯科找个工作挣钱算了，何必要上大学呢。不达目的不罢休的玛利姬婉言谢绝了这个建议，她打算上圣彼得堡试一试。
母亲坚韧不拔的精神给了门捷列夫巨大的鼓舞。
圣彼得堡当时是沙俄的首都。门捷列夫的父亲就是在那里的师范学院毕业的。
玛利姬就带上门捷列夫来到圣彼得堡大学。她们母子被允许进了校长办公室，但不等她把话说完，又被撵了出来。这里也不接收外省的中学毕业生。
这时的玛利姬都快绝望了，但是想到了丈夫伊万，想到了儿子门捷列夫，她坚持了下来。她一个一个地找伊万昔日的老同学帮忙，经过数日的奔波，终于有了一点结果，圣彼得堡医学院同意接收门捷列夫。
门捷列夫半是惊喜，半是疑惑，还掺着几分担忧地跟着母亲来到医学院。
门捷列夫当看见解剖室里的人体标本时，他不寒而栗。再壮了壮胆子，他来到实验室，突然一摊猩红的东西映入了眼帘，那是血！他急忙闭上了眼睛，而且强烈的刺激已经使他两腿发软，几乎晕倒。
伊万的老朋友见此情况，遗憾地摇了摇头：“这孩子晕血，医生这个行业他是不适合的，你再去别的地方找找看吧。”
玛利姬仿佛听见了自己心碎的声音，她实在抑制不住内心的痛苦，坐在地上号啕大哭。
那个朋友又想了想，安慰她说：“你不要难过，要不去圣彼得堡中央师范学院去试一试。伊万就是那里毕业的，可能会通融些。”
一句话提醒了玛利姬，她立即擦干眼泪，连声谢谢也没顾上说，就带上门捷列夫匆匆向圣彼得堡中央师范学院奔去。
来到圣彼得堡中央师范学院，玛利姬母子径直进了院长办公室。正在看书的院长没有责怪风风火火闯入他办公室的妇女和孩子，而是放下书，问她有什么事情。
这个性急的女人，遇到客气地对待他的人时，却一时语无伦次了。她一会儿说儿子如何聪明过人，一会儿说她如何不幸，一会儿说她为儿子上大学跑了多少地方。
老院长是个很有同情心的知识分子。他从玛利姬杂乱的叙述中了解到她是伊万·巴甫洛维奇·门捷列夫的妻子。伊万是他大学的同学。他知道，那是个很有思想和同情心的人。
想到这里，老院长怀着极大的同情接待了这对母子。但对于门捷列夫能否入学，他没有把握，因为这所学校每两年进行一次招生，而今年不招生。
玛利姬倔强地说：“能不能破例呢？我可以直接向教育部递交申请。”
经过老院长的努力和一些朋友的帮忙，门捷列夫终于破例地被圣彼得堡中央师范学院自然科学数学系，作为“旁听生”录取了，他成了该学院年龄最小的大学生。
1849年8月9日，学院代表大会确认了门捷列夫的学生资格，但是他必须立下字据，保证毕业后服从分配，在教育部所属的学校内教课。
这就相当于契约式服役，而且每在师范学院学习一年，毕业后就要在被分配的学校“服役”至少两年，就是说门捷列夫毕业之后，应该在圣彼得堡中央师范学院至少工作8年。
就这样历尽千辛万苦，门捷列夫终于进入圣彼得堡中央师范学院学习。门捷列夫目睹了这一路求学的艰辛，站在学院的门口，他给自己立下了目标：“为了母亲，为了自己，米嘉你一定要做到最好，一定要成为这里最优秀的学生。”