Fin dalla seconda metà del Quattrocento la corte medicea attirò a Firenze numerosi alchimisti, mettendo a loro disposizione fonderie e laboratori all'avanguardia. Dell'immensa raccolta medicea di strumenti alchemici sono sopravvissuti alcuni vasi di vetro utilizzati nell'ambito delle attività dell'Accademia del Cimento (1657-1667) e la grande lente ustoria, donata da Benedetto Bregans nel 1697 a Cosimo III (1642-1723) per condurre esperimenti sulla combustione di pietre preziose, esposta in questa sala sulla pedana centrale. Dietro di essa, sulla parete, si trova la "tavola delle affinità" che rappresenta una testimonianza emblematica dell'attenzione dei Lorena per la chimica farmaceutica. Alla collezione lorenese appartengono anche numerosi apparati relativi alla chimica teorica e sperimentale. La chimica delle arie, in particolare, con la scoperta dell'idrogeno e del metodo per rilevare la quantità di ossigeno e di altri gas presenti nell'atmosfera, favorì l'invenzione di nuovi strumenti di misura, come la pistola elettrica e la lampada a idrogeno di Alessandro Volta (1745-1827), l'evaerometro di Felice Fontana (1730-1805) e l'eudiometro di Marsilio Landriani (1751-1815).