وقع ديمتري مندليف في حب الفنانة الشابة آنا بوبوفا في سن البلوغ (كان عمره أكثر من أربعين عامًا، وكان عمرها حوالي 17-19 عامًا).
ومن أجل هذا الاتحاد، طلق العالم زوجته الأولى وتزوجا في أبريل 1882 في كرونستادت.
أنجب الزواج أربعة أطفال - ليوبوف (التي أصبحت زوجة الشاعر ألكسندر بلوك)، وإيفان والتوأم فاسيلي وماريا.
درست آنا إيفانوفنا في مدرسة ستروجانوف والأكاديمية الإمبراطورية للفنون، وكانت نموذجًا للوحة إيفان كرامسكوي "ليلة ضوء القمر" (1880).
بعد وفاة زوجها، كتبت مذكراتها "منديليف إلى الحياة" (1928) وشاركت بنشاط في إنشاء والحفاظ على مجلس الوزراء التاريخي لد. ج. مندليف.