На катоде выделяется натрий, а на аноде — хлор

МАЙКЛ ФАРАДЕЙ

(1791—1867)

Он не оканчивал университетов, этот гениальный самоучка. Подростком, работая в переплётной мастерской, приводил в порядок растрёпанные фо­лианты. Среди них попадались книги по химии и физике. Читая их, Майкл Фарадей приобрёл первые познания в этих науках. Он стал посещать публич­ные лекции Гемфри Дэви. Тот обратил внимание на пытливого юношу и в 1813 г. взял его в свою лабораторию ассистентом. Ученик оказался из тех, которым суждено было превзойти учи­теля. Уже в 1825 г. он сменил Дэви на посту директора лаборатории, а годом раньше стал членом Лондонского коро­левского общества.

Фарадей вошёл в историю как один из величайших учёных XIX в. «Никогда со времён Галилея свет не видел столь поразительных и разнообразных от­крытий, вышедших из одной головы, и едва ли скоро увидит другого Фарадея», — говорил известный русский фи­зик Александр Григорьевич Столетов.

Первый период его творчества был в основном связан с химией. Впечатляюще выглядит перечень достигнутых результатов. Усовершенствовав способ сжижения газов, Фарадей получил в жидком состоянии хлор, сероводород, диоксид углерода, аммиак и диоксид азота. В 1825 г. из отходов светильно­го газа выделил бензол и изучил его важнейшие свойства. Одним из первых исследовал каталитические реакции, безуспешно пытаясь синтезировать ам­миак из азота и водорода.

В 1833—1834 гг. он сформули­ровал законы электролиза, которые легли в основу новой химической дис­циплины — количественной электрохи­мии. Важнейшие электрохимические термины — электролиз, электролиты, электроды (катод и анод), ионы (кати­оны и анионы) — были введены Фарадеем.

Экспериментальное мастерство и интуиция учёного поразительны. Он не конструировал сложных приборов. Как заметил немецкий естествоиспыта­тель Герман Гельмгольц: «Немного проволоки и несколько старых кусков дерева и железа дают ему возможность сделать величайшие открытия».

В середине 20-х гг. XIX в. Фарадей всерьёз заинтересовался взаимосвя­зью между электричеством и магнетиз­мом. Он вступил на стезю физических исследований — и здесь ему пред­стояло совершить подлинную рево­люцию.

29 августа 1831 г. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции и с этого времени постоянно докладывал результаты своей работы Лондонскому королевскому обществу. Впоследст­вии эти материалы составили три объёмистых тома «Экспериментальных исследований по электричеству».

Учёный сформулировал понятие об электрических и магнитных силовых линиях, предложил термин «магнитное поле», т. е., по существу, впервые ввёл в науку понятие поля. По словам Альберта Эйнштейна, нужно было обладать «могучим даром научного предвидения, чтобы распознать, что в описаниях электрических явлений

не заряды и частицы описывают суть явлений, а скорее пространство меж­ду зарядами и частицами».

Кроме того, он открыл парамаг­нетизм и диамагнетизм, обнаружил вращение плоскости поляризации в магнитном поле, ввёл понятие диэлек­трической проницаемости, изобрёл вольтметр и трансформатор. Его идеи способствовали созданию электродви­гателя и динамо-машины.

Словом, Фарадей-физик обогатил человеческое знание в большей степе­ни, чем химик. Но ведь современная теоретическая и экспериментальная химия во многом развивались на осно­ве тех представлений, которые ввёл в науку Майкл Фарадей.

трохимического разложения — элек­тролиза — протекают на электродах (от греч. «электрон» и «ходос» — «до­рога», «путь»), В растворе электриче­ство переносится ионами (от греч. «ион» — «идущий»): ионы, несущие положительный заряд (катионы), пе­ремещаются к отрицательно заря­женному электроду — катоду (от греч. «катод» — «путь вниз»), а ионы, несущие отрицательный заряд (ани­оны), направляются к положительно

заряженному электроду — аноду (от греч. «анод» — «путь вверх»).

Пользуясь терминологией Фарадея, процесс электролиза расплава пова­ренной соли NaCl можно представить так Находящиеся в расплаве ионы Na⁺ и Сl^- перемещаются, соответственно, к аноду и катоду. На аноде ионы Сl^- от­дают свои электроны и переходят в га­зообразный хлор. На катоде ионы Na⁺ получают электроны и превращаются в металлический натрий.

Основной заслугой Фарадея, обес­смертившей его имя, было установле­ние связи между количеством пропу­щенного электричества и количеством выделившегося вещества. Учёный доказал, что при электролизе воды объёмы образовавшихся газов — водо­рода и кислорода — прямо пропорци­ональны количеству пропущенного электричества и не зависят ни от на­пряжения, ни от расположения элек­тродов в ванне и их размера, ни от состава раствора (если, конечно, раз­лагается вода, а не растворённое в ней вещество). Фарадей отметил, что эта зависимость соблюдается столь стро­го и точно, что по объёму выделивше­гося газа можно судить о количестве пропущенного электричества. Пони­мая, насколько важна обнаруженная им зависимость, Фарадей проверил её универсальность и убедился, что она сохраняется и при выделении галоге­нов. Поэтому свой вывод учёный рас­пространил на все случаи электролиза.

Затем Фарадей поставил следую­щий важный вопрос: в каком соотно­шении выделяются разные вещества при пропускании одного и того же количества электричества? Учёный ответил на него с большим экспери­ментальным изяществом. Он соеди­нил последовательно несколько ванн с разными разлагающимися вещества­ми (растворами иодида калия, соля­ной и серной кислот, расплавленны­ми иодидом и хлоридом свинца), некоторое время пропускал через них ток и затем определил массовое соотношение выделившихся веществ. Результат получился удивительный, заранее непредсказуемый: массы вы­делившихся водорода, кислорода, хло­ра, иода и свинца относились как 1:8: 36: 125: 104, т. е. так же, как и их атомные массы, делённые на число валентных электронов. Исходя из этого, Фарадей сформулировал ос­новной закон электролиза: