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俄国化学家门捷列夫生于西伯利亚的托波尔斯克。1855年从彼得堡师范学院毕业后担任中学的化学教师；1856年获得博士学位；1857年任彼得堡大学副教授；1859年去德国深造，集中精力研究物理化学；1861年回国，任彼得堡大学教授。
小时候，门捷列夫家境贫寒。全家有17个孩子，门捷列夫排行十四。在他出生才几个月，任中学校长的父亲就因突然双目失明而丢掉了校长职位，退休回家了。微薄的退休金维持不了这样一个大家庭的生活，全家只好搬到托波尔斯克附近的一个村庄去。他的舅舅在那里经营一座小型玻璃工厂，母亲在那里帮助管理工厂，还在工厂院内搞些副业，生活开始变得好过一些。那时，年龄很小的门捷列夫经常悄悄地溜进工厂，看工人怎样熔炼和加工玻璃，这对他以后从事与烧杯、烧瓶打交道的化学研究产生了很大影响。
1841年秋天，门捷列夫不满7岁就同哥哥一起考上了托波尔斯克中学，这在当地成为轰动一时的。但是不幸总是跟踪着门捷列夫一家。在他13岁时父亲去世了，3个月后姐姐也死了，一年以后工厂又遭火灾化为灰烬，妈妈只好带领全家从乡下搬回托波尔斯克。1849年春天，门捷列夫中学毕业，妈妈变卖了财产带着孩子们到了莫斯科，她很想让这个小儿子进大学，因为教师们一致说他具有卓越的智慧和才能。妈妈在莫斯科的大学四处奔波，都无济于事，最后决定到彼得堡去碰碰运气。她丈夫的朋友当时身居要职，在他的帮助下，门捷列夫被破格录取进彼得堡师范学院，他父亲就是在师范学院读书的，因为那里的学生完全免费。
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门捷列夫读的是物理系。对来自一个小地方的穷学生来说，彼得堡师范学院的门槛太高了。但是，只过了一年，他就成了优等生。除了紧张的学习之外，门捷列夫开始撰写科学成就简评，并得到少量的稿费，这对他来讲是唯一的收入。因为，这时候他已失去了任何经济支持。舅舅去世了；不久，小姐姐也害肺病死了；最后，连慈爱的母亲也离开了人间。1854年，门捷列夫大学毕业了，他以全班第一名的优异成绩荣获学院颁发的金质奖章。23岁时，他就成为副教授，31岁时又升为正教授。
门捷列夫能从一个西伯利亚小城市的穷孩子成长为彼得堡大学的正教授，这与他始终一贯的努力是分不开的。使门捷列夫获得最初的名声，是他撰写的《有机化学》。为了写这本书，他几乎整整两个月没离开过书桌。他常常接连几昼夜工作，中午休息不到几小时。年过7旬之后，由于积劳成疾，门捷列夫双目半盲。然而，他仍是每天从清晨开始工作，一口气写到下午5点半，然后吃 中饭 。饭后又继续写作。他去世时是坐在椅子上死去的，手里还握着笔。
门捷列夫是化学元素周期律的发现者之一。在1869年以前被发现的元素已有63种。为了探索元素之间的规律，许多化学家进行了元素分类的研究。门捷列夫在前人研究的基础上，根据元素的性质进行各种分类比较分析和综合归纳，终于发现了元素的性质与原子量之间的周期变化，于1869年正式发表了化学元素周期律，并根据这个规律预见了一些尚未发现的元素。元素周期律作为自然界的基本定律，揭示了物质世界的秘密，大大地促进了现代化学和物理学的发展，恩格斯誉之为 科学研究的一大功绩 。
门捷列夫提出了溶液水化理论，为近代溶液学说奠定了基础。他研究了气体和液体的体积同湿度和压力的关系，于1860年发现了气体的临界温度。
门捷列夫首先提出了煤地下气化的观点，为煤气化的广泛应用提出了广阔的前景。在石油工业、农业化学，无烟火药等方面也做出了一定贡献。他还是一位气象探险家。为了研究高空大气层和观察日蚀，曾于1887年8月冒着生命危险，操纵气球升入高空进行探测，这种不怕牺牲的精神给人们留下了深刻的印象。用门捷列夫的话说， 对于我来说，最好的休息就是工作。停止工作，我就会烦闷而死。
他真的工作到生命的最后一刻。1907年1月20日早晨，门捷列夫逝世了。这位伟大科学家逝世的消息震惊了整个俄国社会。葬礼是隆重的，通向沃尔科公墓的道路两旁绵延着不尽的人流。在送葬的行列中，高举着一条很大的横幅上面画着 周期表 。横幅在北风中迎风摆动，把这位伟大科学家的不朽名字传向四方。
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