khimie.ru

На рубеже XVIII и XIX вв. в результате открытия нового источника тока — вольтова столба — и всестороннего изучения химического действия гальванического электричества возникает электрохимия, оказавшая большое влияние на развитие физико-химических представлений.

Открытие источника электричества, дающего в течение продолжительного времени токи нужной силы и напряжения, имело решающее значение для возникновения электрохимии.

Изучение химических действий электричества привело к становлению нового метода исследования в химии, притом принципиально нового метода, поскольку он базировался на использовании электричества — нового вида энергии.

Попытки познания природы электричества в связи с существовавшими химическими представлениями, в частности, с представлениями о природе и структуре материи, приводили к необходимости выяснить, каким образом электричество связано с атомами материи. В правильном решении этой проблемы таились большие возможности формирования более четких и обоснованных представлений о действиях сил, которые вызывают соединение атомов при образовании соединений. Электрохимические исследования впервые позволили глубоко изучить вопрос о том, как связывается и отделяется при электролизе «электрический флюид» от вещества: какова роль химических процессов в образовании гальванического тока, каково состояние и свойство «электрифицированной» материи в растворе. Представление о том, что атом вещества может нести на себе электрический заряд и от этого его (иона) свойства принципиально отличаются от свойств нейтрального атома обогатило физику и химию положением фундаментального значения. Величайшей важности идея о тесной связи материальных атомов с электричеством впервые находит экспериментальное обоснование в изучении явления электролиза.

Новые факты, полученные в результате изучении процесса электролиза, позволили установить тесную связь химических и электрических явлений и доказать сравнительную легкость взаимного превращения химической и электрической энергии.

В изучении химического действия гальванического электричества многие ученые совершенно правильно увидели новый путь, который мог привести к открытиям первостепенной важности, имеющим значение для эволюции естествознания в целом.

Уже в трудах немецкого ученого П. В. Риттера, опубликованных в 1798-1809 гг., проводилась мысль, что с помощью электрохимических представлений можно объяснить многие явления природы. Риттер одним из первых заявил, что «гальванизм существует и в неорганическом мире». Эта мысль имела важное значение, так как она переносила проблему гальванизма из области физиологии (Гальвани и его последователи) в область химии.

Интерес, проявленный учеными в первой четверти XIX в. к проблемам электрохимии, был огромным. Все научные журналы по химии и физике были насыщены электрохимическими работами.

Примером могут служить известные журналы Швейгера, Гелена и особенно Гильберта — Аnalen dеr Рhysik — журнал, который с 6-го до 50 тома был больше чем наполовину заполнен статьями по различным вопросам электрохимии. Обзоры Гильберта, посвященные статьям, опубликованным в его журнале, убедительно говорят о широком размахе и большом количестве электрохимических исследований.

Сам Гильберт по этому поводу писал: «Читатель Анналов, возможно, помнит еще время, когда открытие Вольта источника тока возбудило такой большой и всеобщий интерес, что, по крайней мере в Германии, физики на протяжении многих лет (с 1801 по 1806) почти исключительно занимались изучением гальванического электричества, и издатель должен был переполнять эти Анналы статьями по электрохимии…».

В 1800−1820 гг. различные научные общества и Академии выдвигали дискуссионные вопросы, связанные с различными проблемами электрохимии.

Вот примеры таких вопросов, выдвинутых обществом наук в Гарлеме в 1814 г.

«Что можно сказать о химических объяснениях, которые были даны для объяснения электрических явлений? Существует ли среди них некоторые, основанные на достаточных опытах, или которые можно обосновать новыми опытами? Или все они являются недоказанными гипотезами, которые были приняты без законных оснований».

В 1817 г. в Германии появилось первое учебное руководство по электрохимии: «Основы электрохимии», написанное В. А. Лампадиусом. В предисловии автор писал:

«Я полагаю, что особенно нужно для начинающих составить руководство, в котором с предельной краткостью и ясностью излагались бы знания, предпочтительно об электрических явлениях, и особенно в химическом отношении… Я надеюсь ознакомить учащихся с сущностью электрохимических явлений и услышать о высказанных мнениях голос других естествоиспытателей».

«Под электрохимией,— писал Лампадиус,— мы понимаем учение об изменениях, которые происходят в исходной смеси веществ под влиянием электричества». Это было, по-видимому, первое четкое определение электрохимии.

«Разложения и соединения веществ посредством электричества, обнаруженные на несколько десятилетий, столь многочисленны и примечательны,— отмечал Лампадиус,— что без их познания химия остается непонятной. Научный интерес к химии сильно повысился благодаря электрохимии, и это, конечно, приведет нас еще к важным заключениям, особенно потому, что действия, которые последняя рассматривает, оказываются сильнее, чем все другие (действия), знакомые нам».

По мнению Лампадиуса, электрохимические исследования «дадут в дальнейшем путь еще глубже изучить химическое сродство». Он указывал на то, что «при объяснении электрохимических явлений следует обратить внимание не только на знак электричества, но и на его количества».

Как результат всестороннего изучения электрохимических процессов, в 1837−1840 гг. в России Б. С. Якоби была изобретена гальванопластика, уже вскоре нашедшая широкое техническое применение. Дальнейшее усовершенствование гальванопластики привело к углубленному изучению процессов электроосаждения металлов и созданию впоследствии промышленности по электрохимическому рафинированию металлов.

Этими несколькими общими штрихами мы стремились показать тот интерес, который возник у ученых в первые годы XIX в. к электрохимическим исследованиям. По каким же направлениям шло развитие электрохимических исследований в XIX в.? Можно выделить три основных направления: это — изучение электролиза и электропроводности растворов, разработка электрохимической теории и изучение причин и механизма возникновения и природы электродвижущих сил гальванических элементов. На рассмотрение исследований в этих направлениях мы и обратим внимание.