Ďalšie vedecké úspechy
Pretože Mendeleev je dnes najlepšie známy ako objaviteľ periodického zákona, jeho chemická kariéra sa často vníma ako dlhý proces dozrievania jeho hlavného objavu. V skutočnosti, v troch desaťročiach nasledujúcich po jeho objavení, sám Mendeleev ponúkol mnoho spomienok, z ktorých vyplýva, že v jeho kariére bola pozoruhodná kontinuita, od jeho prvých dizertačných prác o izomorfizme a konkrétnych zväzkoch (pre promóciu a magisterský titul), ktoré zahŕňali štúdium vzťahy medzi rôznymi vlastnosťami chemických látok a samotným periodickým zákonom. V tejto súvislosti Mendeleev spomenul kongres v Karlsruhe ako hlavnú udalosť, ktorá ho viedla k objaveniu vzťahov medzi atómovými hmotnosťami a chemickými vlastnosťami.
Tento retrospektívny dojem z programu nepretržitého výskumu je však zavádzajúci, pretože jedným z výrazných znakov Mendelejevovej dlhej kariéry je rozmanitosť jeho činností. Po prvé, v oblasti chemickej vedy Mendeleev poskytol rôzne príspevky. Napríklad v oblasti fyzikálnej chémie vykonával počas svojej kariéry rozsiahly výskumný program zameraný na plyny a kvapaliny. V roku 1860, keď pracoval v Heidelbergu, definoval „absolútny ebullition“ (bod, v ktorom plyn v nádobe kondenzuje na kvapalinu iba pôsobením tlaku). V roku 1864 formuloval teóriu (následne zdiskreditovanú), že riešeniami sú chemické kombinácie v pevných pomeroch. V roku 1871, keď publikoval posledný zväzok prvého vydania jeho Princípov chémie, skúmal pružnosť plynov a určil vzorec ich odchýlky od Boyleovho zákona (teraz tiež známy ako Boyle-Mariottov zákon, princíp, ktorý objem plynu sa mení inverzne s jeho tlakom). V 80. rokoch 20. storočia študoval tepelnú expanziu tekutín.
Druhým hlavným rysom Mendeleevovej vedeckej práce sú jeho teoretické sklony. Od začiatku svojej kariéry sa neustále snažil formovať širokú teoretickú schému v tradícii prírodnej filozofie. Toto úsilie možno vidieť v jeho skorom prijatí teórie typov francúzskeho chemika Charlesa Gerhardta a v jeho odmietnutí elektrochemického dualizmu, ako navrhuje veľký švédsky chemik Jöns Jacob Berzelius. Všetky jeho snahy neboli rovnako úspešné. Svoju učebnicu organickej chémie z roku 1861 založil na „teórii limitov“ (že percento kyslíka, vodíka a dusíka nemohlo prekročiť určité množstvá v kombinácii s uhlíkom) a obhajoval túto teóriu proti všeobecnejšej štrukturálnej teórii svojho krajana. Aleksandr Butlerov. Kvôli jeho antipatii voči elektrochémii sa neskôr postavil proti iónovej teórii roztokov švédskeho chemika Svante Arrheniusa. Pred a počas Mendeleevovho času bolo veľa pokusov o klasifikáciu prvkov založené na hypotéze anglického chemika Williama Prouta, že všetky prvky pochádzajú z jedinečnej primárnej hmoty. Mendeleev trval na tom, že prvky sú skutočnými jednotlivcami, a bojoval proti tým, ktorí, podobne ako britský vedec William Crookes, využívali svoj periodický systém na podporu Proutovej hypotézy. S objavom elektrónov a rádioaktivity v 90. rokoch 20. storočia Mendeleev vnímal hrozbu pre svoju teóriu individuality prvkov. V Popytka khimicheskogo ponimania mirovogo efira (1902; Pokus o chemickú koncepciu éteru) vysvetlil tieto javy ako pohyby éteru okolo ťažkých atómov a pokúsil sa klasifikovať éter ako chemický prvok nad skupinu inertných plynov (alebo vzácne plyny). Táto odvážna (a nakoniec zdiskreditovaná) hypotéza bola súčasťou Mendeleevovho projektu rozšírenia Newtonovej mechaniky na chémiu v snahe zjednotiť prírodné vedy.
