Электричество в мире химии - Георгий Яковлевич Воронков

Г. ВОРОНКОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В МИРЕ ХИМИИ

Г. ВОРОНКОВ

ЭЛЕКТРИЧЕСТВО В МИРЕ ХИМИИ

Издательство "Знание” Москва 1987

ББК 24.5

В75

Автор: ВОРОНКОВ Георгий Яковлевич — кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института горного дела имени А. А. Скочинского Академии наук СССР, специалист по электрохимии и физико-химии, изобретатель.

Рецензент: Соболь В. В.—кандидат химических наук.

Предисловие профессора, доктора химических наук В. В: БАТРАКОВА.

Воронков Г. Я.

В75 Электричество в мире химии.— М.: Знание, 1987.— 144 с,— ил.

25 к.

65 000 экз.

Научно-популярная книга о том, как трудом многих поколений ученых, среди которых были М. В. Ломоносов, Л. Гальвани, А. Вольта, В. В. Петров, Г. Дэви, М. Фарадей, создавалась и развивалась электрохимия, изучающая связи между электричеством и химическими процессами. Электрохимия — основа химических источников тока, а также многих прогрессивных технологических процессов, играющих важную роль в промышленности. Работа нервных клеток и передача нервных импульсов в организме тоже опирается на электрохимию.

Для широкого круга читателей.

1805000000—017

23—87

ББК 24.5

073(02)—87

© Издательство «Знание», 1987 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Среди научных идей, оказавших огромное влияние на развитие человеческого общества, на прогресс техники, экономики и культуры, на весь облик нашей цивилизации, немаловажное место занимает идея взаимосвязи электрических и химических явлений.

Высказанная 230 лет назад гениальным М. В. Ломоносовым, воплотившись в открытиях Гальвани и Вольты, она привела к созданию химического источника тока — вольтова столба. Но это было только начало. Прежде чем по-настоящему воплотить в жизнь эту идею, человечество прошло большой путь научных исканий, накапливая и осмысливая массу новых знаний в области физики и химии.

Появление первого химического источника тока стимулировало изучение природы электричества и его действия на различные вещества. Полтора века отделяют нас от того дня, когда Фарадей окончательно сформулировал законы электролиза, после чего ученые многих стран, в том числе и России, начали последовательно проникать в сущность таких сложных явлений, как связь электрического заряда с частицами вещества, понимать, какова истинная роль химических процессов в образовании гальванического тока, в каком состоянии находится в растворе вещество и какие проявляет свойства, как устроен этот удивительный электрический слой, лежащий на границе твердого тела с раствором и влияющий на химические и физические особенности поверхностных явлений. Так шаг за шагом дело шло к формированию электрохимии сначала как раздела химии, а затем и как самостоятельной науки.

Широко шагает химия в промышленное производство, энергетику, транспорт, связь, культуру и быт; ускоряется процесс внедрения в жизнь новых научных идей. Вклад наших химиков в ускорение научно-технического прогресса неоценим. Все более надежными, прочными, износостойкими, экономичными и эстетически привлекательными становятся изделия промышленности. Все более весомый вклад в развитие народного хозяйства вносят электрохимики — ученые и производственники.

Трудами многих ученых, среди которых были и мировые величины, увенчанные высшими премиями, и люди малоизвестные, но талантливые и беззаветно преданные поискам истины, сотни и тысячи инженеров, техников, рабочих, была создана затем и огромная электрохимическая индустрия, плодами которой человек пользуется ежечасно, даже не задумываясь об их происхождении. Это и аккумуляторы в автомобилях, и батарейки в транзисторах, и бессчетное количество металлических покрытий на вещах, к которым мы прикасаемся,— всего перечислить невозможно! Всем этим изделиям и порождающим их технологиям посвящена последняя, восьмая глава книги, в которой дана и история электрохимии как промышленности, и сегодняшний ее день, и завтрашний.

Историзм вообще свойствен книге Г. Я. Воронкова, в которой повествуется, «как было дело» от шумеров до Гальвани и от Гальвани до Фрумкина. Иногда рассказ лаконичен и суховат, иногда, напротив, заблестит в нем живая, яркая подробность, рисующая характер персонажа или глубинную суть проблемы. Так перед нами встают далеко не бесплотные образы того же Гальвани, Ломоносова, Дэви, Фарадея, Якоби, Нернста. Так влечет к себе таинственный двойной электрический слой. Так будит наше воображение старая, но вечно юная мечта об электромобиле и об экологически благоприятных процессах и устройствах... Хочется верить, что, познакомившись с приключениями электричества в мире химии, читатель разделит наш энтузиазм и убежденность в непреходящем значении тех идей, которые легли в основание электрохимии, как для естествознания вообще, так и для интенсивного прогресса науки и техники, являющегося сегодня главной заботой партии и народа.

В. Батраков, профессор, доктор химических наук

Глава 1. РОЖДЕНИЕ ИДЕИ

Находки под Багдадом

С незапамятных времен человек начал осваивать химические процессы. Что такое дубление кожи, окраска тканей, гончарное производство, получение металлов и сплавов из руды, как не химия, обыкновенная практическая химия, совокупность технологических приемов, основанных на превращениях веществ... Другое дело, что осознание закономерностей этих превращений, проникновение в их атомно-молекулярные механизмы пришло много позже.

А электричество? Находило ли оно применение в те далекие времена? Это вопрос посложнее. Конечно, человек знал об электрических скатах и угрях, наблюдал разрушительное действие молнии, видел, как натертый янтарь притягивает лоскутки и даже, возможно, догадывался о родстве всех этих явлений. Но шло ли дело дальше этих догадок?

В III тыс. до н. э. в горных областях Шумера (на территории современного Ирака), по свидетельству археологов, уже добывали медь, а около 1500 г. до н. э. в Малой Азии и на Южном Кавказе умели плавить железо с помощью «жаркого пламени», получаемого при продувке воздуха через горящий древесный уголь. Это была эпоха, когда человек учился добывать металлы и изготовлять из них разнообразные изделия. Кроме меди и железа, в употреблении были свинец, олово, ртуть, золото, серебро. Появились первые электролиты — уксусная и лимонная кислота, сода, поташ, сульфат медщ различные соли, гидроокиси щелочных металлов. Вполне достаточно, чтобы случайным сочетанием двух разнородных металлов, опущенных в раствор электролита, получить химический источник тока.

Лет пятьдесят назад под Багдадом археологи нашли керамический сосуд с остатками железа и меди. Что это? Не гальванический ли элемент? Ведь если залить этот сосуд раствором электролита, будет вырабатываться электрический ток. Но для чего понадобился шумерам гальванический элемент?

Прошло четверть века, и южнее Багдада, на высоком берегу Тигра, археологи раскопали конусообразные керамические сосуды, в которых обнаружились разъединенные медные цилиндры и железные бруски. Опять гальванический элемент? Неподалеку были найдены серебряные украшения, на которых хорошо сохранилась позолота. Так вот для чего! В наше время для нанесения тонкого слоя золота поверх серебра пользуются электролизом — другого способа нет. Но неужели и шумерам был известен электролиз? А почему бы и нет: ведь