Медная многоцелевая нагревательная печь с пятью разделительными насадками (пентатлум)
Плавление, кальцинирование, кристаллизация, возгонка, фильтрация и другие процессы, с давних пор применявшиеся в химических ремеслах, начали вовлекаться в орбиту экспериментов и сами становились предметом экспериментального исследования. Особенно это касается экспериментирования с малыми, а затем и мельчайшими количествами вещества.
'Звездная печь' для последовательной ступенчатой перегонки (ок. 1650 г.)
Перегонка — процесс, очень важный для развития химических ремесел и "пробирного искусства",- долгое время оставалась единственным и незаменимым методом исследования. Процессы перегонки применялись еще в древнейшие времена. Уже Аристотель как о хорошо известном факте сообщал о том, что морскую воду можно сделать пригодной для питья после ее испарения и конденсации. Аристотелю было известно, что "субстанции", состоящие из твердых и жидких частиц, можно разделить нагреванием, а затем образовавшийся пар сконденсировать.
С появлением огнестойких сосудов их стали использовать для выпаривания различных веществ; при этом наблюдали появление на крышках капель сконденсированного пара. В пробирном искусстве для перегонки применялись колбы и насадки — "шлемы" ("алембик"). Уже до начала нашей эры перегонные аппараты служили для многих целей (например, в них нагревали киноварь с железом и получали ртуть). Некоторые способы применения перегонки, в частности для получения терпентинового и розового масел, были известны задолго до XVIII-XIX вв.
Аппарат для перегонки, используемый при получении соляной кислоты из поваренной соли и серной кислоты (из работы И. Р. Глаубера, 1648 г.)
По свидетельству Синезия и Зосимы, в IV в. н. э. перегонные аппараты состояли из двух сосудов — "пузыря", т.е. основной колбы, и "шлема", от которого отходили одна или несколько труб к сосудам, принимающим отогнанную жидкость. Позже химики стали применять для перегонки реторту.
Несмотря на то что еще в глубокой древности пытались регулировать температуру химических процессов, аппараты для охлаждения были разработаны лишь через несколько веков после начала нашей эры, т. е. значительно позже, чем появились нагревательные устройства. Процессам искусственного охлаждения продуктов реакции стали уделять особое внимание лишь после того, как начали перегонять летучие жидкости. Первоначально Р. Луллий для охлаждения пара при перегонке ставил приемник в сосуд с холодной водой. Василий Валентин использовал бочонок, в который вливалась холодная вода, а нагревшаяся — вытекала наружу. Однако система противоточного охлаждения была изобретена И. Хр. Вайгелем лишь в конце XVIII в.
Оборудование для высокотемпературных процессов
Для осуществления разнообразных химических процессов важными средствами труда, помимо огня, служили различные сосуды. Аппараты для перегонки выполнялись из фаянса; позже стали применять стеклянные сосуды, которые ценились очень дорого. С XIII в. стеклянные сосуды начали применяться повсеместно. Сосуды из глины в отличие от стеклянных были пористыми и пропускали жидкости. Применялись также металлические сосуды, но значительно реже глиняных или стеклянных: во-первых, ремесленники опасались, что металлы могут загрязнять вещества, реагирующие или просто хранящиеся в сосудах; во-вторых, они испытывали страх перед отравлениями некоторыми металлами, в частности медью или свинцом. Поэтому металлические сосуды в общем ценились довольно невысоко.
В разное время использовались и деревянные емкости, внутренняя поверхность которых предварительно обжигалась. Иоганн Кункель, как и за три столетия до него Гебер, был сторонником применения стеклянных сосудов, которые считал важнейшим оборудованием химических лабораторий.
В XVIII в. продолжались попытки создать наиболее удобные сосуды для проведения химических операций. В качестве сырья использовали различные сорта глины, стекло, медь, олово, железо, серебро.
Открытие платины стало важным событием для развития химии. В начале XIX в. невозможно было представить себе химическую лабораторию, где бы не было плавильного тигля из платины. Юстус Либих писал: "Без платины было бы невозможным проведение анализа минералов. Минерал должен быть растворен, а перед этим его надо подготовить к растворению. Стекло, фарфор и все другие виды неметаллических плавильных тиглей часто разрушаются вследствие растворения находящихся в них минералов. Тигли из золота и серебра плавились бы при высоких температурах. Платина же более доступна и дешевле ценится, чем золото, более твердая и долговечная, чем серебро; не плавится при температурах, обычно применяемых в наших печах, не повреждается кислотами и углекислыми щелочами, объединяя в себе, таким образом, свойства золота и огнестойкого фарфора. Без платины мы, вероятно, и до настоящего времени не знали бы химических свойств большинства минералов" [1, с. 85 и сл.].