Вильгельм Штрубе - Пути развития химии. Том 2. От начала промышленной революции до первой четверти XX века

Для совершенствования своей системы Берцелиус использовал и данные электрохимии.

В 1780 г. врач Луиджи Гальвани из Болоньи наблюдал, что только что отрезанная лапка лягушки будет сокращаться, если к ней прикоснуться двумя проволочками из разных металлов, соединенными друг с другом. Гальвани решил, что в мышцах имеется электричество и назвал его "животным электричеством".

Продолжив опыты Гальвани, его соотечественник физик Алессандро Вольта предположил, что источником электричества является не тело животного: электричество возникает в результате контакта разных металлических проволочек или пластин. В 1793 г. Вольта составил электрохимический ряд напряжений металлов; правда, он не связал этот ряд с химическими свойствами металлов. Эту связь обнаружил И. Риттер, установивший в 1798 г., что ряд напряжений Вольта совпадает с рядом окисления металлов — их сродством к кислороду или выделением их из раствора. Поэтому причину возникновения электрического тока Риттер увидел в протекании химической реакции.

В это же время Вольта в ответ на недоверие своих коллег, усомнившихся в правоте его объяснений из-за того, что разряды были слишком слабы и стрелка электрометра отклонялась лишь незначительно, решил создать установку, которая позволила бы зарегистрировать более сильные токи.

В 1800 г. Вольта создал такую установку. Несколько пар пластин (каждая пара состоит из одной цинковой и одной медной пластины), уложенные друг на друга и отделенные одна от другой войлочной прокладкой, пропитанной разбавленной серной кислотой, дали желаемый эффект: яркие вспышки и заметные сокращения мышц. Вольта послал сообщение о созданном им "электрическом столбе" президенту лондонского Королевского общества. Прежде чем президент опубликовал это сообщение, он познакомил с ним своих друзей У. Никольсона и А. Карлайла. В 1800 г. ученые повторили опыты Вольта и при этом обнаружили, что при пропускании тока через воду выделяются водород и кислород [20]. В сущности, это было повторное открытие, потому что в 1789 г. голландцы И. Дейман и П. ван Троствейк, используя электричество, возникающее при трении, получили такие же результаты, но не придали этому особого значения.

Изобретение Вольта привлекло к себе сразу же внимание ученых, поскольку с помощью этой батареи он сделал и другие удивительные открытия, например, выделил различные металлы из растворов их солей.

Как мы уже отмечали, в 1802 г. Берцелиус и Хизингер обнаружили, что соли щелочных металлов при пропускании через их растворы электрического тока разлагаются с выделением входящих в их состав "кислот" и "оснований" [32] См. примечание на стр. 25.- Прим. ред. . Водород, металлы, "оксиды металлов", "щелочи" и т. д. выделяются на отрицательном полюсе; кислород, "кислоты" и т. д.- на положительном [21]. Это явление не находило разгадки, пока в 1805 г. Т. Гротгус [33] О жизни и деятельности этого удивительного ученого, предвосхитившего некоторые положения теории электролитической диссоциации, см. [200].- Прим. ред. не создал удовлетворительной гипотезы. Он воспользовался атомистическими представлениями и предположил, что в растворах мельчайшие частицы веществ (в воде, например, атомы водорода и кислорода) связаны друг с другом в своеобразную цепочку. Проходя через растворы, электрический ток воздействует на атомы: они начинают выходить из цепочки, причем отрицательно заряженные атомы осаждаются на положительном полюсе, а положительно заряженные — на отрицательном полюсе. При разложении воды, например, к отрицательному полюсу движется атом водорода, а к положительному полюсу — освобожденный из соединения атом кислорода. Гипотеза Гротгуса стала известна почти одновременно с гипотезой Дальтона. Довольно быстрое признание учеными обеих гипотез показывает, что химикам в начале XIX в. стали привычны атомистические представления.

Открытия, сделанные с использованием электричества в последующие годы, произвели еще большую сенсацию, чем гальванический столб, созданный Вольта.

Карикатура на опыты с газами в Королевском институте (около 1810 г.)

В 1806 г. Гемфри (Хамфри) Дэви начал свои опыты с электричеством в Королевском институте в Лондоне. Он хотел выяснить, действительно ли при разложении воды под действием электрического тока наряду с водородом и кислородом образуются также щелочь и кислота. Дэви обратил внимание на то, что при электролизе чистой воды количества образующихся щелочей и кислот колеблются и зависят от материала сосуда. Поэтому он стал проводить электролиз в сосудах из золота и обнаружил, что в этих случаях образуются только следы побочных продуктов. После этого Дэви поместил установку в замкнутое пространство, создал внутри вакуум и заполнил его водородом. Оказалось, что в этих условиях под действием электрического тока не происходит образования из воды кислоты или щелочи, а при электролизе выделяются только водород и кислород.

Дэви был так увлечен изучением разлагающей силы электрического тока, что начал изучать его влияние и на многие другие вещества. И в 1807 г. ему удалось из расплавов едкого кали (гидроксида калия КОН) и каустика (гидроксида натрия NaOH) получить два элемента — калий и натрий! До того ни едкое кали, ни каустик не удавалось разложить ни одним из известных методов. Так подтвердилось предположение, что щелочи — сложные вещества. Электрический же ток оказался сильным восстановителем.

Гемфри Дэви (1778-1829)

Гемфри Дэви родился в 1778 г. в Пензансе (графство Корнуэлл, Англия); его отец был резчиком по дереву [34] Подробнее о жизни и деятельности Г. Дэви см. в [178, с. 203-209; 201, с. 96-102].- Прим. ред. . Школу Дэви посещал неохотно и впоследствии считал счастьем, что многие часы в детстве он провел не за школьной партой, а наблюдая за природой. Свои последующие успехи в естественных науках Дэви приписывал свободному развитию его личности в детстве. Дэви интересовался природой, поэзией и философией.

После смерти отца в 1794 г. шестнадцатилетний Дэви поступил в обучение к врачу, где он занимался приготовлением лекарств. Свободное время он посвящал тщательному изучению системы Лавуазье. Через три года Дэви переехал в Клифтон (вблизи Бристоля), чтобы заниматься исследованием лечебного действия газов в недавно основанном Пневматическом институте доктора Т. Беддоиса. Работая в этом институте с монооксидом углерода, Дэви чуть было не погиб. С "веселящим" газом (оксидом азота N 2 О) ученому повезло больше: Дэви открыл его опьяняющее действие и приобрел популярность благодаря остроумному описанию этого эффекта. Изучая действие электрического тока на различные вещества, Дэви открыл щелочные элементы калий и натрий. Необыкновенные свойства щелочных металлов способствовали тому, что их открытие привлекло особое внимание.