61953 (Развитие электрохимических исследований)

2016-08-02СтудИзба

Описание файла

Документ из архива "Развитие электрохимических исследований", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "история науки и техники" из , которые можно найти в файловом архиве . Не смотря на прямую связь этого архива с , его также можно найти и в других разделах. Архив можно найти в разделе "остальное", в предмете "история техники" в общих файлах.

Онлайн просмотр документа "61953"

Текст из документа "61953"

Развитие электрохимических исследований

Будрейко Е. Н.

Изобретение гальванопластики (1838 г.)

Выдающийся российский ученый, изобретатель гальванопластики Борис Семенович Якоби (Мориц-Герман Якоби, 9.IX.1801, Потсдам —11.III.1874, Петербург) родился в Пруссии. В 1823 г. окончил Геттингенский университет, получив специальность архитектора. До 1833 г. работал в строительном департаменте Пруссии. Однако его привлекала не карьера чиновника, а научная деятельность, в особенности те области физики и механики, которые касались практического применения электричества. В 1834 г. Якоби переехал в Кенигсберг. Как указывал сам ученый, одной из главных причин его переезда в Россию было существование в ней имевшего глубокие традиции передового научного направления, которое “показало миру и жизни, как нужно использовать достижения науки”.

В Кенигсберге он предложил более совершенную, по сравнению с уже известными, конструкцию электродвигателя. Принцип работы этого “магнитного аппарата” отличался от большинства других конструкций тем, что в нем якорь имел вращательное движение, обусловленное попеременным притяжением и отталкиванием электромагнитов. Работа Якоби привлекла внимание таких известных ученых, как К. М. Бэр и В. Я. Струве, и по их инициативе в 1835 г. он был приглашен в качестве экстраординарного профессора по кафедре гражданской архитектуры в один из крупнейших научных центров России — Дерптский (ныне Тартусский) университет. Там он читал курс “физико-математической теории машин” и занимался исследованиями в области “чистой и прикладной электрологии”.

Однако теоретические изыскания требовали проверки на практике, и в 1837 г. Якоби переехал в Петербург, где в последующие 20 лет выполнил важнейшие работы по электрическим машинам, электрическим телеграфам, минной электротехнике, электрохимии и электрическим измерениям.

В июне 1837 г. по ходатайству Министра народного просвещения и Президента Российской академии наук С. С. Уварова была создана включавшая известнейших ученых того времени “Комиссия для производства опытов относительно приспособления электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби”. Работая в ней он создал несколько конструкций электродвигателя. Один из них был установлен на судне – “электроходе”, совершившем в сентябре 1838 г. первое плавание по р. Неве. Газета “Санкт-Петербургские ведомости писала по этому поводу: “…важный шаг сделан, и России принадлежит слава первого применения энергии (электричества – Авт.) на практике”.

Опыты над электроприводом судна продолжались вплоть до 1840 г., пока они, а также теоретические исследования электрических машин не привели ученого к выводу, что разрешение вопроса о широком применении электродвигателя непосредственно зависит от создания более экономичного и удобного источника тока, чем гальванические батареи.

Б. С. Якоби занимался и другими научными и техническими изысканиями, в том числе исследованием проблемы передачи тока по проводам на различные расстояния. Практическим приложением этого стали работы по электромагнитному телеграфу и по взрыванию мин с помощью электричества. Так, он предложил около 10 разновидностей телеграфных аппаратов и одним из первых построил кабельные телеграфные линии, в том числе линию Петербург — Царское Село протяженностью около 25 км (1843 г.).

С 1839 г. Якоби работал в “Комитете о подводных опытах”, где под его руководством в течение 15 лет проводилась разработка минного оружия для русского флота и армии. Возможность электрического взрывания мин на большом расстоянии была доказана трудами П. Л. Шиллинга. Продолжая его работы, Якоби предпринял попытку создать, используя явление электромагнитной индукции, незадолго перед тем открытое Фарадеем, новый источник тока, лишенный недостатков использовавшихся ранее вольтова столба и гальванических батарей. Предложенная им “электромагнитная батарея” состояла из магнитоэлектрической машины (генератора) и “индукционного катка” и представляла собой первую искровую генераторную систему зажигания высокого напряжения с индукционной катушкой.

Таким образом, наиболее важными достижениями многогранной и плодотворной научной и изобретательской деятельности Якоби, явились создание первого практически применимого электродвигателя, электромагнитного генератора и индукционной катушки, разработка различных систем электрического телеграфа, изобретение гальванопластики. Говоря о большом значении работ по гальванизму, ученый писал: “…в данном случае гальванизм (электричество — Е. Б.) в первый раз выйдет из рук физиков и из их кабинетов с тем, чтобы проникнуть в мастерские ремесленников и художников”.

Деятельность Якоби высоко ценили его современники. Вот как отозвалась Академия наук на его смерть: “…можем мы пытаться умерить скорбь этой потери воспоминанием о пользе, принесенной покойным науке, искусству, промышленности, и об уважении, которым его имя пользуется как в нашем отечестве, так и во всех образованных странах земли. …безраздельна была…его любовь к науке. Он жил ею и для нее. Того, что он сделал в жизни, достаточно для его бессмертия в науке”.

Изобретение гальванопластики было сделано ученым случайно, во время работы, предпринятой с целью создания медно-цинковой батареи, пригодной для практических нужд. С другой стороны, наличие более мощных и надежных в эксплуатации, чем вольтов столб, источников тока представляло необходимое условие продолжения исследований по электроосаждению металлов. Б. С. Якоби писал в 1838 г.: «Если это открытие (гальванопластика – Авт.) не было сделано ранее, то это нужно приписать тому обстоятельству, что его трудно было сделать без постоянных батарей. Эти последние были известны лишь в последние годы, и моя теперешняя работа заставила меня заниматься этим вопросом более, чем кого-либо другого».

Коротко сущность изобретения заключалась в следующем. Проводя работу над усовершенствованием для практических нужд элемента Даниеля, состоявшего из медного сосуда, наполненного насыщенным раствором сульфата меди, и цинка, погруженного в насыщенный раствор хлоридов аммония или натрия, с диафрагмой из бычьего пузыря, Якоби заметил, что при прохождении через систему электрического тока цинк переходит в раствор, а на поверхности катода выделяется металлическая медь, которая, будучи отделена от него, с большой точностью воспроизводит его рельеф.

Оценивая значение сделанного наблюдения, ученый отмечал, что благодаря большой плотности электролизной меди процесс, доведенный до большего совершенства, мог бы иметь практическое значение. Чтобы разработать условия электролиза, которые позволили бы получать медные оттиски необходимого качества, Якоби были изучены влияние состава и концентрации электролита, силы тока, продолжительности электролиза, а также исследованы способы подготовки поверхности основы, при которых отпечаток легко отделяется от нее.

Первоначально Якоби работал с так называемым «простым гальванопластическим аппаратом» – прибором, который одновременно являлся и гальванической ванной и источником тока. Вскоре, однако, он усовершенствовал его, поместив в катодное отделение ящик с кристаллами медного купороса, который растворялся по мере расходования ионов Cu+² в электролите, поддерживая раствор в состоянии насыщения.

Как отмечает П. М. Лукьянов в книге «История химических промыслов и химической промышленности России», первое описание аппарата, было опубликовано в 1838 г. Однако уже в своем труде, вышедшем в 1840 г., Якоби приводит схему, с разделенным электролизером и источником тока. Процесс проводился с растворимым медным анодом в разбавленном растворе медного купороса.

Следующим шагом в усовершенствовании схемы электролиза стало использование «батарей», состоявших из нескольких последовательно соединенных гальванических элементов.

Переход к разделенной схеме электролиза с растворимыми анодами имел решающее значение для внедрения гальванопластики в практику, позволив не только значительно увеличить скорость осаждения меди, по сравнению с простыми гальванопластическими аппаратами, но и покрывать предметы больших размеров и различной формы.

Изобретение гальванопластики было высоко оценено в России. В рецензии, опубликованной в мае 1840 г. в газете «Санкт-Петербургские ведомости», читаем: «Для нас, русских, это открытие, кроме материальных выгод, имеет другую прекрасную сторону, – оно произведено в России, усовершенствовано, сделано общим достоянием».

В 1840 г. ученый был награжден «Полной Демидовской премией» (девятое присуждение) за работу «Гальванопластика или Способ по данным образцам производить медные изделия из медных растворов помощию гальванизма». Эту премию в сумме 5 000 рублей «Якоби пожелал употребить на дальнейшие исследования и опыты по части электромагнетизма и гальванизма и усовершенствования теории сих загадочных сил природы».

Свое изобретение Якоби, не беря патента, передал для всеобщего использования.

Кроме того, за изобретение гальванопластики «за оказанные наукам, художествам и вообще отечественной промышленности услугу» Якоби получил, по представлению Министерства финансов, вознаграждение, которое, по одним источникам составило 2 500, по другим – 25 000 рублей.

Поскольку чрезвычайно подробное описание изобретения гальванопластики дано как в трудах и письмах самого Б. С. Якоби, так и в работах более поздних исследователей, проанализируем лишь те аспекты, которые имеют непосредственное отношение к созданию гальванического производства и, в частности, к возникновению гальваностегии.

Первые работы по гальваностегии появились в 1840-х гг., сразу же после изобретения гальванопластики. По видимому, это и дало основание историкам науки считать первое событие непосредственным следствием последнего. При этом подразумевают, что гальванопластика и гальваностегия были созданы практически одновременно, теми же самыми исследователями, вначале развивались совместно и лишь спустя некоторое время разделились на две самостоятельные области. В пользу подобного предположения говорит, казалось бы, и то, что почти весь XIX в. нанесение тонких золотых и серебрянных покрытий с декоративными целями называли гальванопластикой.

Нами, прежде всего, была поставлена задача проверить правильность данного предположения.

Необходимо отметить, что последующий подробный анализ процесса зарождения гальваностегии обусловлен не только вполне естественным научным любопытством, но и тем обстоятельством, что положительный ответ на вопрос об идентичности исторических корней гальванопластики и гальваностегии позволил бы провести реконструкцию возникновения технологического процесса электроосаждения металлов, оставаясь в рамках исследований по «гальваническому электричеству», и не привлекать более сложную модель пересечения традиций.

Прежде всего необходимо было ответить на два вопроса:

1. Предвидел ли Б. С. Якоби какие-либо другие практические применения электроосаждения металлов помимо гальванопластики или на них натолкнулись позже?

2. Занимался ли он или его последователи получением плотных металлических покрытий, хорошо сцепленных с основой?

Ответ на первый вопрос был найден нами при изучении писем Якоби, отчетов и докладов, представленных им Русскому физико-химическому обществу в 1838 г. – 1850-х гг., а также ряда обзорных работ.

Так, в письме к А. Н. Демидову (январь 1840 г.) находим: «Я не сомневаюсь, что если продвинуть эти исследования (электроосаждения металлов – Авт.) дальше и распространить их еще на другие вещества, то можно прийти к результатам, не менее плодотворным для науки, чем для металлургических процессов большого масштаба». Очевидно, что здесь речь идет об одной из крупнейших областей современного электрохимического производства – гидрометаллургии.

Приведем выдержку из письма Б. С. Якоби Непременному секретарю Петербургской академии наук П. Н. Фуссу (1838 г.). К этому письму Якоби приложил оттиск гравированной медной пластинки, выполненный электрохимическим способом. Описание первого произведения ученого можно найти в любой книге по истории гальванопластики. Однако почти незамеченным исследователями остался тот факт, что существовав и второй оттиск – неудачный. Якоби указывал, что результат опыта, в котором он был получен, «…оказался благоприятным в смысле резкости и точности воспроизводимых черт, но … неблагоприятным в том смысле, что не удалось полностью отделить восстановленную медь от гравированной медной пластинки». Но «…возможно, – отмечал он далее, – что эта пластинка представляет еще больший научный интерес, чем иная удавшаяся … Действительно, на ней восстановленная медь так тесно слилась с медной пластинкой, что невозможно ее отделить…».

Наконец, в книге «Гальванопластика…» находим «…предметы менее важные, как для защиты их от непогоды, так и для многих других причин, можно покрывать тонким слоем восстановленной меди», – прямое указание на возможность использования медных покрытий с защитной целью – гальваностегию.

Таким образом, Б.С. Якоби не только первым изобрел гальванопластику, но и предсказал две другие области применения электроосаждения металлов – гальваностегию и гидроэлектрометаллургию.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Почему делать на заказ в разы дороже, чем купить готовую учебную работу на СтудИзбе? Наши учебные работы продаются каждый год, тогда как большинство заказов выполняются с нуля. Найдите подходящий учебный материал на СтудИзбе!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5167
Авторов
на СтудИзбе
437
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее