Der Vorgang Schritt für Schritt
1. Die Ausgangsstoffe werden vorbereitet. Kalkstein wird bei etwa 1000 °C gebrannt und mit Wasser gelöscht; es entsteht gelöschter Kalk.
CaCO₃ → CaO + CO₂ · CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Das „doppelsaure schwefelsaure Kali” wird bis zum Glühen erhitzt. Es verliert Wasser und Schwefeltrioxid, übrig bleibt Kaliumsulfat.
2 KHSO₄ → K₂S₂O₇ + H₂O → K₂SO₄ + SO₃
2. Im Mörser entsteht Kalilauge. Gelöschter Kalk, Kaliumsulfat und heißes Wasser reagieren unter Wärmeentwicklung zu Kalilauge und Gips.
K₂SO₄ + Ca(OH)₂ + 2 H₂O → 2 KOH + CaSO₄ · 2 H₂O
Aus je 50 g der beiden Salze entstehen rechnerisch 574 mmol Kaliumhydroxid (32,3 g) und 287 mmol Gips (49,4 g); 383 mmol Kalk bleiben im Überschuss. Dieses „Magma” kommt in den Kolben.
3. Beim Erhitzen wird die Lauge immer schärfer. Das Wasser verdampft nach und nach, die Kalilauge im Kolben wird konzentrierter und heißer. Die Bedingungen für den nächsten Schritt entstehen also erst im Verlauf der Destillation und sind am Ende am stärksten ausgeprägt.
4. Die heiße Lauge ätzt das Glas an und löst Silikate heraus. Kalknatronglas, wie es Hahnemann zur Verfügung stand, wird von heißer Kalilauge angegriffen; aus der Glasoberfläche geht Siliziumdioxid als Kieselsäure in Lösung. Das Kaliumsulfat im Ansatz wirkt dabei als Vermittler, weil es schwerlösliche Metalloxide in Lösung bringt.
SiO₂ + 2 H₂O → Si(OH)₄
Wie viel dabei in Lösung geht, hängt stark von pH-Wert und Temperatur ab: Bei pH 7 und 25 °C sind es etwa 100 mg/l, bei pH über 12 und 100 °C etwa 10 000 mg/l. Kieselsäure ist wasserdampfflüchtig und steigt mit dem Dampf auf. Moderne Destillen aus Duranglas geben praktisch nichts ab; genau deshalb bleibt ihr Destillat reines Wasser.
5. Aus der Dichtung tropft Eiweiß in die Lauge zurück. Die gewässerte Schweineblase wird um den Kolbenhals gelegt und der Helm daraufgesetzt; ein Teil der Blase liegt dabei innen an und reicht in den Dampfraum. Über das Glas wird sie miterhitzt, Fette und Proteine treten aus, kriechen an der Glasfläche entlang und tropfen in den Kolben zurück. In der heißen Kalilauge werden die Proteine gespalten, und es entsteht Ammoniak, daneben können niedere Amine auftreten. Diese Anordnung mit innen liegendem Dichtungsmaterial ergibt die größten Ammoniakmengen: in der letzten Fraktion 60,6 mg/l gegenüber 11,4 mg/l ohne Blase.
6. Ammoniak und Kieselsäure steigen gemeinsam auf. Beide sind flüchtig, gehen mit dem Wasserdampf in den Helm und laufen über den Schnabel in die Vorlage. Die Salze im Kolben, Gips und überschüssiger Kalk, bleiben zurück. Das erklärt, warum Hahnemanns Proben auf Sulfat und Kalzium negativ ausfielen.
7. Im Kondensat bildet sich Ammoniumsilikat. Ammoniak reagiert mit Wasser zu Ammonium und Hydroxidionen und hält den pH-Wert über 9 bis 10. In diesem Bereich bleibt die Kieselsäure deprotoniert und gelöst, statt zu Polykieselsäuren zu kondensieren; die Lösung bleibt klar.
NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻
2 NH₄OH + Si(OH)₄ → (NH₄)₂SiO₃ + 3 H₂O
8. Das Destillat bleibt vorläufig stabil. Der Ammoniaküberschuss stabilisiert die gelösten Silikate. Wird die Lösung angesäuert oder erwärmt, entweicht Ammoniak, und die freiwerdende Kieselsäure polymerisiert zu gallertartigem Kieselgel. Zu diesem Verhalten passt auch die Beobachtung, dass in einem Versuch mit historischer Apparatur nach 24 Stunden Kühlung in der ersten Fraktion Kristalle ausfielen, die sich in Lauge auflösen ließen und positiv auf Silikat reagierten.
Was die Fraktionen zeigen: Der Ammoniakgehalt steigt von Fraktion zu Fraktion an, weil die Dichtung länger heiß ist und die Lauge konzentrierter wird; die Silikatwerte bleiben dagegen weitgehend gleich. Schonendes Erwärmen im Ölbad ergibt von beidem deutlich weniger als rasches Erhitzen, was den beschriebenen Ablauf bestätigt.