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化学领域的辉煌成就电解

时间:2022-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:电解是电化学领域的重要研究课题之一,戴维、盖·吕萨克、法拉第等化学家都为电解的研究作出了不朽的贡献。法拉第总结出了科学的电解定律,为电化学奠定了定量基础。虽然如此,这两位年轻的科学家并未停止工作。后经人们证实,只要电极反应中没有副反应或次级反应,法拉第电解定律不受温度、压力、浓度等条件的限制,可以作为科学准确的定律。

电解是电化学领域的重要研究课题之一,戴维、盖·吕萨克、法拉第等化学家都为电解的研究作出了不朽的贡献。法拉第总结出了科学的电解定律,为电化学奠定了定量基础。从此,电解的研究一步步地走向辉煌。

1799年,意大利物理学家伏打发明了将化学能转化为电能的电池,使人类第一次获得了可供使用的持续电流。次年,英国的尼科尔逊和卡里斯尔采用伏打电池电解水获得成功,使人们认识到可以将电用于化学研究。此后,许多科学家纷纷开始用电做各种实验。

戴维

为了了解电解对盐溶液、固体化合物会产生什么作用,英国化学家戴维研究了各种物质的电解作用。他在将苛性钾制成饱和水溶液进行电解时,看到苛性钾在慢慢熔解,随后产生了紫色的火焰,并生成了一种小球形状的、带金属光泽、非常像水银的物质。他断定这是一种新元素,它比水轻,并使水分解而释放出氢气,紫色火焰就是氢气在燃烧。戴维把这种物质命名为钾。接着,他采用同样方法电解了苏打,获得了另一种新的金属元素——钠。

戴维的发现震动了整个科学界,消息传到法国,拿破仑就命令法国化学家盖·吕萨克及其朋友泰纳也用电解法制取金属钾和钠。盖·吕萨克发现用戴维的电解法制得的新金属量很少,他打算探索一种新的制备方法。

盖·吕萨克和泰纳抛开了电池,而把铁屑分别同苛性钾和苛性钠混合起来,放在一个密封的弯曲玻璃管内加热。结果,在高温下熔化的苛性碱与红热的铁屑起了化学反应,生成了金属钾和钠。这种方法既简单又经济,而且可以制出大量的钾和钠,这种新方法很快得到了推广。但是这种方法存在着较大的危险性,在实验中盖·吕萨克和泰纳曾多次被炸伤,险些被夺去性命。虽然如此,这两位年轻的科学家并未停止工作。他们在用钾提取硼酸中所含有的元素时,还发现了一种新元素——硼,这是盖·吕萨克在电化学领域的又一重大贡献。

电解是利用电源提供的电压,在阴极将溶液中的金属离子转变成金属单质,在阳极阳离子丢失电子变成中性粒子的过程。

1833年,法拉第在研究电解作用时,从实验结果发现通过电解池的电量与析出物质的数量有一定的关系。他经过大量研究,总结出这样的定律:电解时,电极上发生化学反应的物质的量和通过电解池的电量成正比。后来,法拉第又定量地分析了许多元素的电解过程,又总结出第二条定律:一定量的电总是能析出同样多的原子数目,而某些元素析出的原子数恰好是电量数的一半或三分之一。后经人们证实,只要电极反应中没有副反应或次级反应,法拉第电解定律不受温度、压力、浓度等条件的限制,可以作为科学准确的定律。在发现电解定律的过程中,法拉第还最先使用了电极、阳极和阴极等名词,这些名词一直沿用至今。

如今,电解已广泛应用于冶金工业及化学工业等领域,相信在未来它能更好地服务于人类。为此,我们要感谢为电解作出杰出贡献的化学家。

学海拾贝

法拉第是一位自学成才的科学家,他在化学、电化学、电磁学等领域都作出过杰出贡献。法拉第最突出的贡献是发现了电磁感应原理,宣告了电气时代的到来。为了纪念法拉第,电容值的国际单位被命名为法拉,符号为F。

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