2. Для выделения на электроде одного моля вещества, которое в процессе электрохимической реакции приобретает или теряет один электрон, необходимо пропустить через ячейку 96 485 кулонов электричества.
Эти законы имели большое значение для развития теории строения материи: они указывали на существование «атомов» электричества, связанных с атомами вещества. Так как в них отражалась количественная связь между массой вещества, выделяемого при электролизе, и необходимым для этого количеством электричества, стало возможным количественно предсказать ход определенных электрохимических процессов и экспериментально определить эквивалентные массы химических элементов и их соединения. Исходя из эквивалентных масс веществ, можно рассчитать их молекулярные массы. Связав свои исследования электрических явлений с атомистическими представлениями в химии, Фарадей стал предвестником современного учения о строении атома.
Открытия Фарадея, результаты его титанической работы поражают воображение. Одной из самых поразительных работ Фарадея является исследование, проведенное им после одиннадцати с лишним тысяч экспериментов, которые он провел в течение всей своей научной жизни. Последняя запись в его лабораторном журнале сделана 12 марта 1862 г., когда Фарадею было семьдесят лет. Из нее следует, что ученый пытался установить, может ли пучок света преломляться в магнитном поле. Попытка не увенчалась успехом из-за ограниченных возможностей аппаратуры. Фарадей, однако, был уверен, что влияние магнетизма и электричества на свет должно существовать. Он оказался прав. Эффект этот обнаружил голландский физик Питер Зееман (1865—1945), за что и был в 1902 г. удостоен Нобелевской премии.
Главным направлением деятельности Фарадея было изучение тайн природы, а не их использование, тем не менее трудно переоценить то значение, которое имели заг коны электролиза для практики. Возможность окисления и восстановления веществ электрическим током открыла широкие перспективы как для научных исследований, так и для химической и металлургической технологии. Еще при жизни Фарадея был изобретен гальванический элемент и началось использование гальванопластики, создан первый топливный элемент и изобретен свинцовый аккумулятор.
Глава 5. ИСТИННЫЕ ПРИЧИНЫ ЭДС
Удачный источник тока
После открытия законов электролиза стала ясно видна связь между возможностью получения электрического тока в гальваническом элементе и протеканием в нем химической реакции. Но каким образом должен быть собран источник тока, чтобы химическая реакция была использована рационально? Это было не совсем ясно. Опустив, например, в раствор серной кислоты два электрода, цинковый и медный, исследователь получал довольно мощный источник тока. Но ток от такого элемента быстро слабел, хотя химические реакции и продолжали идти.
Вскоре, однако, произошли два события, которые, как надеялись многие, должны были внести ясность в вопрос о стабильных источниках и об истинных причинах электродвижущей силы (ЭДС) таких элементов.
Английский ученый и изобретатель Джон Даниель (1790—1845) опубликовал в 1836 г. сообщение о том, что им создан стабильный медно-цинковый элемент. В то же самое время талантливый физик и электротехник Борис Семенович Якоби (1801—1874) изобрел гальванический элемент новой конструкции. Еще в 1834 г. Якоби, работая архитектором в Кёнигсберге, собрал первый электродвигатель «вращательного действия». Для него он хотел сделать устойчивый источник энергии и спустя два года нашел прекрасное решение. Об этом он сообщал в феврале 1837 г. в письме к Э. X. Ленцу; письмо потом было зачитано на заседании Петербургской Академии наук.
Даниель предположил, что причиной нестабильности и неэкономичности упомянутого нами выше источника тока с опущенными в раствор серной кислоты цинковым и медным электродами является выделение водорода на медном электроде, и поместил этот электрод в раствор медного купороса. А цинковый так и оставался в серной 60
кислоте. Растворы он разделил пористой перегородкой.
Якоби также заметил, что «выделение водорода у медного электрода не только бесполезно, но и вредно». Кроме того, он установил, что цинк растворяется в кислоте, даже когда элемент не работает. Желание избежать всех этих неудобств привело Якоби к мысли о применении в элементе двух электролитов: у медного электрода— раствора сульфата меди, у цинкового—сульфата цинка.
| Нагрузка |
|---|