Как Фарадей открыл закон электролиза

В 1811 году Майкл Фарадей — в будущем один из величайших физиков, автор многих важных научных открытий, был молодым, никому не известным учеником лондонского переплетчика. Однако он не был похож на остальных подмастерий, которые никогда не интересовались содержанием переплетаемых книг. Юный Фарадей выискивал среди них труды, посвященные естественным наукам, прежде всего физике и химии. Каждую свободную минуту он проводил над книгами, прочитывая их от корки до корки и делая подробные выписки. Он даже самостоятельно ставил различные опыты. Из своих скромных средств Фарадей выкраивал деньги для покупки необходимых материалов, а приборы весьма искусно мастерил из всякой всячины. Например, первую в своей жизни электро статическую машину он сделал из стеклянной ампулы. Только некоторое время спустя ему удалось купить большой стеклянный цилиндр.

Несмотря на то, что Фарадей был самоучкой, он обладал большими познаниями в области своих любимых наук — химии и физики. В 1811 году двадцатилетний Фарадей услышал об открытиях итальянских ученых Гальвани и Вольта, которые создали электрический элемент, являвшийся источником электрического тока. Фарадей решил немедленно сделать батарею гальванических элементов. В магазине с химическими товарами он купил тонкие цинковые пластинки и вырезал из них семь небольших дисков. Затем он положил на каждый диск медную монетку. В водном растворе хлористого натрия, т.е. попросту говоря, в растворе поваренной соли, Фарадей намочил кусочки бумаги и положил их между парами цинковых и медных кружков. Маленькая электрическая батарея была готова.

Теперь можно было взяться за изучение свойств нового источника тока. Фарадей задумал присоединить свою батарею с помощью кусков проволоки к сосуду, наполненному водным раствором сернокислого магния. Каково же было его удивление, когда он увидел, что погруженная в жидкость проволока вскоре покрылась пузырьками газа. Это означало, что в сосуде протекала какая-то химическая реакция. Прозрачный поначалу раствор часа через два помутнел. Фарадей, поставивший немало химических экспериментов, легко разгадал причину этого явления: содержащийся в растворе сернокислый магний разложился под влиянием электрического тока, поступавшего из маленькой батареи. От образовавшегося при этом белого порошка - окиси магния, или магнезии — и помутнел раствор.

Хотя Фарадей понимал причины и ход явления, которое он наблюдал, тем не менее его чрезвычайно удивил тот факт, что электрический ток — к тому же поступавший из такой маленькой батареи —способен вызвать химическую реакцию. До него никто не обратил внимания на существование этого явления. Юный Майкл Фарадей открыл это явление и назвал его электролизом. Он задался целью изучить этот процесс.
Много лет спустя после описанного эксперимента Фарадей открыл два закона электролиза, т.е. реакции химического разложения вещества под влиянием электрического тока.

А пока что подходил к концу 1812 год. В Королевском институте были объявлены четыре публичные лекции английского физика сэра Гемфри Дэви. Фарадей мечтал попасть на них. Благодаря помощи одного из заказчиков переплетной мастерской, знавшего страсть юного подмастерья, удалось это сделать. Не было, пожалуй, у сэра Дэви более внимательного слушателя, чем Фарадей, который ловил буквально каждое слово известного физика. Затем он старательно переписал свой конспект, сопроводил его рисунками, титульной стороной и посвящением, красиво переплел и вместе с сопроводительным письмом, выражавшим глубочайшее уважение и почтение, послал Гемфри Дэви.

Трудно сейчас установить, просил ли Фарадей принять его на должность лаборанта в Королевский институт — как предполагают некоторые — или нет, но одно известно наверняка. Весной 1814 года при поддержке Дэви, который был в то время директором института, Майкл Фарадей был зачислен в лабораторию. Он получил две маленькие чердачные комнатенки и недельное жалование в размере 25 шиллингов.
Так началась научная карьера Фарадея, который, несмотря на многочисленные трудности, неустанно добивался все новых успехов. Со временем он стал сотрудником Дэви, а потом занял его место. Фарадея интересовали многие явления. Изучение электролиза позволило ему, как мы уже знаем, открыть два закона, управляющие этим процессом.

Первый из них гласит, что вес вещества, выделяющегося или разлагающегося при прохождении тока, пропорционален количеству прошедшего электричества. Для иллюстрации второго закона электролиза можно воспользоваться рисунком, представляющим при. бор, которым пользовался Фарадей. В каждый из трех сосудов с водными растворами азотнокислого серебра, сернокислой меди и хлористого алюминия, ученый погрузил по два электрода, последовательно соединив их с электрической батареей при помощи куска проволоки. Оказалось, что количество металла, выделенного в каждом из сосудов, т.е. серебра, меди и алюминия, находилось точно в таком соотношении, в каком эти металлы участвовали бы в химической реакции. На 108 граммов серебра приходилось 31,7 грамма меди и 9 граммов алюминия. Удалось измерить количество электричества, необходимого для выделения указанного количества металлов. Оно было равно примерно 96 500 кулон/г--экв. Эта постоянная была названа в честь великого английского физика числом Фарадея. Точно так же, как указанные выше растворы, вели себя и другие вещества. Независимо от характера химического соединения, подвергнутого электролизу, вес выделившегося на электродах металла или газа, был строго определенным. Его можно было подсчитать, зная химические свойства продуктов электролиза, продолжительность реакции и силу тока.

Результаты работ в области электролиза Фарадей опубликовал на рубеже 1833 и 1834 годов. Сегодня, благодаря знанию законов Фарадея, мы можем, в частности, получать в очень чистом виде химические элементы и соединения. Эти законы положены в основу различных методов покрытия металлических предметов предохранительными или декоративными оболочками. Стоит напомнить, что если бы не описанные выше открытия английского ученого, не было бы сегодня хромированных и никелированных предметов.