Электрический ток протекает в растворах электролитов?

Вопрос этот волновал еще и Гальвани, и Фарадея, и многих других ученых. Вскоре после открытия вольтова столба (2 мая 1800 г.) В. Никольсон и А. Карлейль опубликовали результаты своих исследований. Они работали с электродом, составленным из семнадцати серебряных монет, такого же количества цинковых пластинок и пропитанных соленой водой картонных кружков. К самой нижней серебряной монете был припаян медный проводник. Другой его конец погрузили в каплю воды, которая находилась на картонном кружке, лежащем на верхней цинковой пластинке. Результат был удивительный: около проводника выделился водород.

Никольсон и Карлейль усовершенствовали аппаратуру, повторили свои опыты и получили тот же самый результат. Они установили, что под действием электрического тока на одном электроде из воды выделяется водород, а на другом – кислород. Только одно оставалось непонятным: почему водород и кислород выделяются в разных местах и притом на значительном расстоянии один от другого? Ведь до сих пор они входили в состав молекулы воды. Впервые ученые обратили внимание на химические изменения, которые происходят с водой под действием электрического тока. Было ясно, что вода разлагается. Но каков механизм этого процесса? – вопрос, который десятилетия подряд вопреки многочисленным усилиям не находил правильного ответа.

Некоторые считали, что пока кислород выделяется на поверхности цинка (положительный электрод), водород незаметно проникает через жидкость к серебряному электроду (отрицательный электрод).

Существовали и совсем фантастические представления. По мнению итальянца Брунателли, например, электрический ток отождествляется с особенной кислотой, называемой «электрической». Он писал: «Если электрическую кислоту заставить течь, она сама растворяет металлы по тому же принципу, что и вода растворяет соль, и при этом обладает свойством относить растворенные металлы на очень большое расстояние».

Первое удачное объяснение механизма протекания тока через электролиты принадлежит К. Гротгусу «Мои наблюдения над действием вольтова столба, – писал он, – натолкнули меня на мысль, что аналогичная полярность (в вольтовом столбе одна пластинка заряжается положительно, а другая – отрицательно) может иметь место и у молекул воды, если на них действует подобный электрический агент. И я должен признаться – для меня это был луч света».

По представлениям Гротгуса, компоненты воды – это частицы, несущие электрический заряд: кислород – отрицательный, а водород – положительный. Длинные цепи последовательно расположенных атомов кислорода и водорода простираются от одного электрода до другого. Крайние атомы этих цепей – на одном конце водород, а на другом кислород разряжаются на электродах и выделяются в виде свободных газов.

Теория Гротгуса отличалась наглядностью, логичностью и простотой. Вот почему она очень быстро приобрела известность и получила всеобщее признание.

Новый крупный шаг вперед в объяснении механизма протекания электрического тока через электролиты сделал в первой четверти XIX века шведский химик Й. Берцелиус. Из того факта, что под действием электрического тока соли разлагаются на компоненты, которые выделяются на двух различных электродах, он делает вывод, что сложное вещество всегда состоит из двух частей – одна заряжена положительно, а другая – отрицательно. Берцелиус делит все «тела» на два класса – с положительным электрическим зарядом и с отрицательным. При химическом соединении «тел» происходит нейтрализация противоположных зарядов.

Так возникает электрохимическая теория Берцелиуса в учении о химической связи. Простота теории, а также большой авторитет ее создателя определяют ее широкое применение при объяснении химических процессов, несмотря на то, что данные экспериментов очень часто не согласуются с теоретическими постулатами.


Полезное чтиво:
Фарадей изучает электролиз
Явление электролитической диссоциации
Почему именно электролиты проводят электрический ток?
Концентрация или активность?
Растворение электролитов в воде
Электролиз