ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Развитие основных представлений электрохимии и практическое использование ее в народном хозяйстве из "Теоретическая электрохимия Издание 3" Такое устройство, представляющее собой ряд последовательно соединенных гальванических элементов, получило название вольтова столба. [c.12] В связи с открытием вольтова столба сразу же возникло несколько основных вопросов, постепенное разрешение которых составило первоочередную задачу зародившейся новой науки — электрохимии. [c.12] Предположение А. Вольта о том, что электрическая энергия гальванического элемента возникает в месте контакта двух разных металлов, долгое время держалось в науке (контактная теория). Вместе с тем, некоторые исследователи склонны были рассматривать в качестве источника энергии те химические процессы, которые совершаются в элементе во время его работы. Насколько трудно науке далось выяснение причины и места возникновения электрической энергии в гальваническом элементе, видно из статьи Ф. Энгельса Электричество , в которой он критически рассматривает книгу немецкого физика Г. Видемана Учение о гальванизме и электромагнетизме (1872 г.). Отмечая путаницу и противоречия в учении об электричестве, Ф. Энгельс, используя закон сохранения и эквивалентности энергии, критикует контактную теорию А. Вольта и приходит к выводу, что .. . благодаря химическому действию освобождается избыток энергии, превращающийся при помощи приспособлений цепи в электричество . Этот совершенно правильный вывод можно было сделать лишь в результате проникновения в науку закона сохранения энергии. [c.13] Развитие термодинамики во второй половине XIX в. позволило подойти к вопросу об энергии гальванического элемента, опираясь на первое и второе начала термодинамики. В этом отношении большое значение имели исследования В. Гиббса (1878 г.) и Г. Гельмгольца (1882 г.). В 1889 г. В. Нернст выдвинул осмотическую теорию э. д. с. гальванического элемента и дал уравнение, связывающее э. д. с. с осмотическим давлением раствора. Эта теория, основанная на искусственном, не имеющем физического смысла представлении об упругости растворения металлов как некотором давлении, выталкивающем ионы металлов в раствор, в настоящее время отброшена. Уравнению же Нернста дано иное, строго термодинамическое обоснование. В. А. Тюрин в 1890 г. вывел термодинамическое уравнение для э. д. с. элемента, электроды которого представляют собой амальгаму различной концентрации, имеющее тот же вид, что и уравнение Нернста. [c.13] Уже в XX в. Н. А. Изгарышев (1926 г.), рассматривая вопрос о возникновении э. д. с. элемента, учел взаимодействие между ионами металла и молекулами растворителя (энергию сольватации), что значительно приблизило нас к правильному пониманию причин возникновения э. д. с. [c.13] Значительно легче и быстрее происходило накопление фактов, связанных со вторым из указанных выше вопросов (о действии электрического тока на растворы). Уже в 1800 г., используя вольтов столб как источник тока, В. Никольсон и А. Карлейль обнаружили выделение газов на электродах, приключенных к столбу и погруженных в водные растворы это наблюдение было истолковано как разложение воды (электролиз). В 1803 г. [c.14] Петров опубликовал обширное исследование, проведенное с огромным вольтовым столбом из 4200 медных и цинковых пластинок, в котором описаны опыты по электролизу воды и растворов солей, а также явление электрической дуги, впервые им открытое. [c.14] Открытие электролиза позволило легко проводить такие окислительно-восстановительные процессы, которые обычными химическими способами осуществить чрезвычайно трудно. В 1807—1808 гг. Г. Дэви, пропуская электрический ток через кусок едкой щелочи, слегка смоченной водой, обнаружил около отрицательного электрода шарик металла, обладавшего неизвестными ранее свойствами. Так были открыты сначала щелочные, а затем щелочноземельные металлы. Одновременно это же открытие было сделано С. П. Власовым. Исследования Г. Дэви имели большое значение для развития химических представлений о простых и сложных телах (так, до получения щелочных металлов в свободном состоянии едкие щелочи считались простыми веществами). На основании исследований электролиза И. Берцелиус выдвинул электростатическую теорию химического сродства, впоследствии отвергнутую. [c.14] К 30-м годам XIX в. относятся классические исследования М. Фарадея, открывшего основные законы, связывающие вес веществ, выделившихся на электродах, с количеством прошедшего электричества. Открытие М. Фарадея имело очень большое значение для понимания той связи между химическими и электрическими явлениями, которую предвидел еще М. В. Ломоносов. [c.14] Возможность осуществления химических реакций при электролизе, в частности реакций восстановления, естественно должна была толкнуть исследователей на путь практического использования процесса электролиза. Пионером в этой области был Б. С. Якоби, открывший в 1838 г. способ получения фигурных металлических изделий при помощи восстановления металла из его соли на катоде, по форме своей представляющем матрицу (негативное изображение) того предмета, который нужно получить (гальванопластика). [c.15] Открытие это по существу было гораздо шире. Возможность получения плотных и достаточно прочных слоев металла на катоде привела к возникновению гальваностегии, т. е. технологии нанесения на металлические изделия тонкого слоя другого металла. Такие покрытия имеют большое практическое значение как для защиты от коррозии (например, оцинкование или кадмирование железных изделий), так и для придания поверхности особых физических свойств, например высокой твердости, и, наконец, просто красивого внешнего вида. [c.15] Развитие техники электролиза привело к возникновению электрометаллургии, использующей для восстановления природных соединений металлов электрический ток на катоде. Этот же способ дал возможность очищать металлы от примесей (элек-трорафинировка). [c.15] В 1867 г. Ф. Г. Федоров получил при помощи электролиза медной соли бесшовные медные трубы. [c.15] Электролиз расплавленных солей позволил восстанавливать металлы, чисто химическое восстановление которых представляло большие трудности. Вследствие этого техника обогатилась такими ценнейшими легкими металлами, как алюминий и магний. [c.15] В 80-х годах XIX в. П. Эру во Франции и Ч. Холл в США технически разработали процесс получения алюминия путем электролиза расплава криолита, в котором растворена окись алюминия. Основы теории этого процесса заложены трудами П. П. Федотьева (1912 г.). [c.15] Электролитическое окисление и восстановление используются не только в металлургии. В химической промышленности многие продукты получаются за счет анодного окисления (хлор, фтор, гипохлориты, хлораты и перхлораты, перманганат, персульфат и т. д.). Очень большое народнохозяйственное значение имеет электролиз воды с целью получения водорода, используемого далее для синтеза аммиака и производства азотной кислоты. [c.15] В 1844 г. П. Р. Багратион изобрел сухой элемент — родоначальник применяемых ныне сухих батарей. [c.16] Яблочков изучал весьма заманчивую возможность создания элементов, превращающих непосредственно электрохимическим путем энергию топлива в электрическую энергию. Задача эта до сих пор привлекает внимание исследователей, хотя удовлетворительное техническое решение ее связано с исключительно большими трудностями. [c.16] Согласно теории Ф. Гротгуса, молекулы воды состоят из пар разноименно заряженных частиц водорода и кислорода. В электрическом поле между электродами заряженные частички, перескакивая от молекулы к молекуле, достигают электродов и разряжаются на них. При этом водород (+) движется к отрицательному полюсу, а кислород (—) к положительному. Понятно, что в таком случае водород и кислород должны выделяться на противоположных полюсах. Впоследствии от этой теории пришлось отказаться, но в последнее время она снова частично используется для объяснения необычно высокой электропроводности кислот и щелочей. [c.16] Вант-Гоффа, предложившего в 1886 г. газовую теорию растворов. [c.17] Вернуться к основной статье