Ломоносов ввел микроскоп в практику своих химических исследований.
В его программе лекций по физической химии предусматриваются микроскопические исследования растворов, кристаллов, аморфных порошкообразных масс, получающихся при прокаливании солей, изучение окалин и т. д.
Он наблюдал под микроскопом еще в 1744 году подлинную химическую реакцию взаимодействия железной проволоки с азотной кислотой. Ломоносов выдвигал проблему систематического применения микроскопа как особого нового метода физико-химического исследования. Потребности этого исследования подсказали ему новые особенности в конструкции самого микроскопа, чтобы иметь возможность быстрого перехода от одного увеличения к другому, не прерывая наблюдения.
Сконструировав еще в 1741 году «катоптрико-диоптрический зажигательный инструмент» (представлявший собою остроумную комбинацию плоских зеркал и двояковыпуклых линз), Ломоносов нашел ему применение и в своей химической лаборатории, используя солнечные лучи для получения весьма высоких температур. Ломоносов пользовался «зажигательным инструментом» для плавления кристаллов.
Разрабатывая проблемы физической химии, Ломоносов изучал влияние на вещество низких температур и давления, производил опыты в пустоте, изучал явления вязкости, капиллярности, кристаллизации, форму и удельный вес кристаллов, образование растворов и растворимость в разных условиях, сопровождающие тепловые явления, преломление света и действие электричества в растворах — словом, — все то, что составило главное содержание этой науки лишь через полтора века. Он ставит опыты последовательными сериями и сводит результаты многочисленных измерений в особые таблицы. В своем отчете о трудах в 1753 году Ломоносов писал: «делал новые физико-химические опыты, дабы привести химию сколько можно к философскому познанию и сделать частью основательной физики: из оных многочисленных опытов, где мера, вес и пропорция показаны, сочинены многие цифирные таблицы на 24 полулистовых страницах, где каждая строка опыт содержит».
Сохранился набросок программы на латинском языке, по которой Ломоносов производил опыты в пустоте. В составленной в 1764 году «Росписи» своих важнейших трудов он указывал: «Делал химические опыты по дестиллации и сублимации без воздуха и приметил неизвестные еще в ученом свете перемены; еще не изданы».
Ломоносов не упустил из виду и такую область новейшей физической химии, как изучение коллоидов. «Застудневание растворов, сцепление студней, цвет, запах», — записывает он.
Особенное внимание Ломоносов уделял изучению растворов — этой важнейшей области современной физической химии.
«Ломоносов, — писал в 1919 году известный русский химик Л. А. Чугаев, — из далекого прошлого каким-то изумительным чутьем проводил не только возникновение этого важного отдела химии, но даже те слабые и теневые стороны, которые могли обнаружиться при неправильном и одностороннем развитии этой новой научной дисциплины»[50].
Однако дело было не столько в изумительном «чутье» Ломоносова, сколько в том, что он приложил к химии всю совокупность своих физических представлений, основанных на материалистическом понимании природы, что и позволило ему уйти на целое столетие вперед от своих современников. В своем «Введении в истинную физическую химию» Ломоносов указывает на недостаточность средств и прочность методов современной ему химии, которая скользила по поверхности явлений: «Большая часть Химиков обыкновенно считает, что после ознакомления со смешанными телами при помощи химических операций они вполне познали составные части тел, поскольку это дается этим способом, и не ищут других путей во внутренности их». А для того чтобы проникнуть во внутренность тел, узнать строение вещества, нужно знание «первоначальных частиц», то есть атомов. «Видя у часов одну только поверхность, можно ли знать, какою они силою движутся и каким образом, разделяя на равные и на разные части, показывают время. Во тьме должны обращаться физики, а особливо химики, не зная внутреннего нечувствительных частиц строения», — писал Ломоносов в «Рассуждении о твердости и жидкости тел» (1760).