Когда он работал над первым изданием «Основ химии», он очень глубоко сознавал эту односторонность химического знания. Во всем своем неистощимом разнообразии приложений химия все же представляла собой, до этой работы Менделеева, лишь описание многочисленных разрозненных фактов и явлений. Можно ли было с этим мириться? Нет, нельзя! Менделеев писал:
«Одно собрание фактов, даже и очень обширное, одно накопление их, даже и бескорыстное… не дадут еще метода обладания наукой и они не дают еще ни ручательства за дальнейшие успехи, ни даже права на имя науки в высшем смысле этого слова.
Здание науки требует не только материала, но и плана, гармонии; воздвигается трудом, необходимым как для заготовки материала, так и для кладки его, для выработки самого плана, для гармонического сочетания частей, для указания путей, где может быть добыт наиполезнейший материал.
Тут – поле истинным открытиям, которые делаются… усилием массы деятелей, из которых иногда один есть только выразитель того, что принадлежит многим, что есть плод совокупной работы мысли…
Узнать, понять и охватить гармонию научного здания с его недостроенными частями – значит получить такое наслаждение, какое дает только высшая красота и правда…»
Это наслаждение, испытать которое он звал других, рассказывая, «как привольно, свободно и радостно живется в научной области», где «очень часто рабочий, архитектор и творец совпадают», он сам испил полной чашей, работая именно над «Основами химии». Составляя план своего курса, который должен был соответствовать общим закономерностям излагаемой им науки, – еще не открытым закономерностям! – он должен был впервые совершить именно ту работу «архитектора и творца», о которой он с таким воодушевлением говорил и писал.
Для того, кто дал себе труд проследить за ранними исканиями Менделеева-«рабочего», кропотливо собиравшего, наряду с другими, фактический материал своей науки, не покажется неожиданным главное направление его новых теоретических поисков.
«Вся сущность теоретического учения в химии… лежит в отвлеченном понятии об элементах, – писал он в том же предисловии к третьему изданию «Основ химии». – Найти их коренные свойства, определить причину их различия и сходства, потом, на основании этого, предугадать свойства образуемых ими тел, вот тот путь, по которому наша наука твердо пошла… и еще немало остается сделать здесь. Главный интерес химии – в изучении основных качеств элементов. А так как их природа нам еще вовсе не известна и так как для них мы поныне твердо знаем только два измеряемые свойства: способность давать известные формы соединения и их свойство, называемое весом атома, то остается только один путь к основательному с ним ознакомлению – это путь сравнительного изучения элементов на основании этих двух свойств».
Мы уже помним, как после введенного в науку Ломоносовым разграничения понятий атома и молекулы был извлечен из пыли забвения и возвращен химии способ определения относительного веса частиц (будь то атомы или молекулы) путем сравнения равных объемов состоящего из этих частиц газа. Этот способ был успешно применен для определения атомных весов многих элементов, плотность газа которых легко измерима. Были найдены также другие косвенные способы проверки атомных весов (например по теплоемкости элемента). Химики соединяли элементы, атомные веса которых были выяснены, с элементами еще неизвестными, сравнивали анализы разных соединений. Таким образом, они сумели, к описываемому времени, открыть около 64 различных элементов и измерить веса их атомов (не всегда еще, впрочем,
точно).