«Рассказы о русском первенстве» — читайте интересные статьи из этой книги, с продолжениями! Вы узнаете о реальном вкладе русских ученых и изобретателей в развитие мировой  науки и техники.

Электрические свойства частей атома позволяют разлагать и синтезировать вещество с помощью электричества. Само электричество может рождаться в результате химических реакций. Многие области электротехники основываются на использовании электрических свойств вещества.

Возникновению и становлению этих областей применения электричества способствовала целая плеяда русских исследователей. Гениальный Ломоносов считал, что «без химии путь к познанию истинной причины электричества закрыт». В этих словах заложена плодотворная мысль об электрической природе вещества.

В начале XIX века сродство химических реакций и электрических процессов показал в своих опытах Василий Петров. С помощью электрического тока он разложил воду на ее составные части. Это был электролиз — ныне основа электрохимии. Кстати сказать, и электрический ток, которым пользовался экспериментатор, был порожден химическими реакциями, протекавшими в столбах из металлических кружков, переслоенных кружочками сукна, смоченными кислотой. Свои опыты Петров описал в вышедшей в 1801 году книжке «Собрание физико-химических новых опытов Василия Петрова…».

Через год после этого, открыв электрическую дугу, Петров отмечал не только ее светоносность и теплотворность, но и ее химическое действие. «При употреблении огромной батареи пытал я, — пишет он, — превращать… оксиды (окислы. — Ред.) в металлический вид; следствия же сих опытов были такие, что упомянутые оксиды иногда с пламенем принимали настоящий металлический вид».

Применение электролиза и дуги Петрова стало в дальнейшем основой электрометаллургии. Дуга может действовать на вещество по-разному: в одних случаях она только расплавляет его, в других — вносит в металлургический процесс не только тепло, но и свое электролитическое действие, — она разлагает вещество током. Это подметил и сам Петров, говоря, «что сим пламенем возможно… плавить металлы и исследовать химизм многочисленных тел».

В 1803 году В. В. Петров сделал еще одно открытие, имевшее большие последствия. Он обнаружил, что электрическая искра заставляет соединяться кислород и азот воздуха — рождается окись азота. Это явление привлекло к себе внимание другого выдающегося деятеля русской науки — Василия Назаровича Каразина, известного просветителя, основателя Харьковского университета. В 1809 году Каразин предложил способ получения селитры из воздуха с помощью электрического разряда. При электрическом разряде, говорил он, кислород и азот воздуха соединяются, давая окись азота — исходный продукт для получения азотной кислоты, следовательно, и селитры. Стремясь найти для производства «селитры из воздуха» мощный и дешевый источник тока, Каразин предложил добывать электричество из верхних слоев атмосферы. Он даже проектировал специальный «электроатмосферический снаряд» — воздушный шар, усаженный металлическими остриями.

Много десятков лет спустя мысль о том, чтобы связывать атмосферный азот с помощью электричества, ожила и стала практикой. Химики стали получать азотную кислоту, «сжигая» воздух в пламени электрической дуги. Идея же Каразина об использовании атмосферного электричества и сейчас продолжает волновать электриков.

В те же годы новый шаг в учении об электричестве как преобразователе вещества сделал русский ученый X. Гротгус

В 1805 году он опубликовал свою теорию электролиза, этого только что открытого и загадочного еще явления. Гротгус писал, что мельчайшие частицы каждого сложного вещества содержат в себе и отрицательные и положительные заряды. Под действием электрических сил эти частицы в растворе расщепляются на разноименно заряженные доли — ионы, если пользоваться современной терминологией. Ионы металлов всегда заряжены положительно, ионы кислотных остатков — отрицательно. Повинуясь электрическим силам, положительные ионы устремляются к катоду, отрицательные — к аноду.

Теория Гротгуса, простая и ясная, просуществовала до конца XIX столетия, помогая осмысливать разнообразные электролитические явления.

В наши дни теория электролиза разработана подробнее и глубже, но в основе ее по-прежнему лежит положение о движении ионов, о котором писал прозорливый русский ученый.

Замечательное открытие в области взаимодействия электричества и вещества сделал в 1807 году московский профессор Рейсе. Он открыл, что электрический ток способен приводить в движение частички, взвешенные в растворах, — под его действием они устремляются от одного электрода, опущенного в ванну, к другому.

Явление электрофореза широко теперь используется техникой.

В 1822 году уроженец Прибалтийского края Т. Зеебек открыл способность вещества под действием тепла рождать электрический ток.

Новое слово в использовании электричества как преобразователя вещества сказал Борис Семенович Якоби. В 1836 году, во время работы над своей электрической лодкой, Якоби сделал еще одно крупнейшее изобретение — он создал гальванопластику. Разлагая электричеством растворы солей металлов, Якоби заставил отлагаться слой одного металла на другом. Видоизменив свой опыт, Якоби взял в качестве электрода медную пластинку, на которой была выгравирована его фамилия. Отделив в конце эксперимента наращенный слой, изобретатель получил металлический отпечаток надписи — точнейшим образом выполненный штемпель, матрицу. Смазав ее краской и приложив к листу бумаги, Якоби напечатал на нем свою фамилию.

Это было рождение гальванотипии, одного из важнейших разделов гальванопластики.

С рождением гальванопластики связана бесславная история одного мошенничества. В 1838 году об открытии Якоби стало известно в печати.

Велико же было недоумение ученых, когда в 1839 году некий Спенсер из Ливерпуля вдруг заявил, что им открыт способ наращивания с помощью электричества металл на металле, то есть гальванопластика.

Изобретение Якоби было высоко оценено. В 1840 году Петербургская академия удостоила его «Демидовской премии». В этом же году неутомимый борец за рост и процветание отечественной промышленности, Якоби издает свой труд «Гальванопластика», популярно написанный и обращенный к самым широким слоям русских техников.

Способ Якоби вскоре нашел применение в типографском деле — при печатании бумажных ассигнаций. На Васильевском острове в Петербурге возникло целое предприятие, где гальванопластическим способом под руководством самого Якоби изготавливались металлические барельефы и статуи для величественного Исаакиевского собора. Эрмитаж и Зимний дворец также были украшены гальванопластическими изделиями.

Таким образом, гальванопластика вытеснила старый способ «огненного» золочения и серебрения.

Огромную роль сыграла гальванопластика и в развитии книгопечатания. Она дала возможность готовить твердые, прочные матрицы с типографских наборов и с произведений мастеров гравюры.

Оценивая значение гальванопластики, властно завоевывавшей место в промышленности, горячий патриот Якоби писал. «Гальванопластика принадлежит исключительно России. Здесь она открыта, здесь и развивалась».

К гальванопластическим методам стали прибегать для покрытия металлических изделий защитным слоем стойкого против коррозии металла. Появилось никелирование, хромирование, кадмирование.

Везде, где требовалось получить твердую и прочную копию, призывали на помощь гальванопластику. Впоследствии ею стали пользоваться при производстве граммофонных пластинок, воспроизводя на металле матриц копии с тончайших узоров, процарапанных сапфировым резцом на воске.

Но значение изобретения Якоби не ограничивается только той непосредственной пользой, которую оно принесло. Электролитические ванны были первыми промышленными потребителями электрического тока.

Развивающаяся гальванопластика потребовала мощных источников электроэнергии. Она стимулировала работу над созданием динамо-машин.

Сродство электричества с веществом Якоби использовал и для иной цели. Ранее в электролитической ванне электрическим током он вызывал химические процессы. А в 1860 году Якоби, воздействуя на электролитический раствор током, заставил вещество накапливать электричество, преобразовывать энергию тока в энергию химическую. После такой зарядки его прибор мог служить источником электрического тока.

Так родился новый замечательный прибор — аккумулятор, «копилка электричества» Первые аккумуляторы, или, как называли их тогда, вторичные элементы, Якоби установил на одной из русских телеграфных станций.

Конструируя свои аккумуляторы, идеей Якоби впоследствии воспользовался изобретатель француз Гастон Плантэ.

Электрохимические реакции положил в основу одного из своих крупнейших изобретений и П. Н. Яблочков. Он поставил перед собой сложную задачу превратить энергию топлива сразу, непосредственно в электрический ток, обойтись без посредников — паровой машины и генератора. К работе по осуществлению этой заманчивой идеи Яблочков приступил в последние годы своей жизни.

Тратя последние гроши, Яблочков проделал множество опытов, сложных и опасных. Яблочков все же доказал реальность своего замысла. Он создал электрохимический генератор. Используя в качестве топлива кокс, генератор вырабатывал электрический ток, давая мощность в 40 лошадиных сил. Современники не сумели оценить этой последней работы гениального исследователя, настолько опередил Яблочков свое время.

Решение проблемы превращения энергии топлива сразу в электрическую энергию дает возможность значительно упростить и удешевить получение последней.  Ведь паровые двигатели, при посредстве которых на электростанциях энергия топлива превращается в электроэнергию, неэкономичны.

Много и плодотворно занимался конструированием аккумуляторов Д. А Лачинов. Он первый применил губчатый свинец для формовки аккумуляторных пластин, необычайно упростив этим своим изобретением производство аккумуляторов.

Он же в 1888 году усовершенствовал электролитический способ получения водорода, впоследствии применяющийся повсеместно.

Новые страницы в ту область электротехники, которая занимается вопросами взаимодействия между электричеством и веществом, вписал современник Яблочкова, известный электротехник А. Н. Лодыгин.

После создания лампы накаливания Лодыгин всецело посвятил себя электрометаллургии, где он сделал ряд крупнейших изобретений. Неутомимый новатор трудился до последних своих дней. Он умер, оставив на своем письменном столе проект электрической печи для получения фосфора и аморфного кремния.

Электрометаллургия и, в частности, та ее область, основой которой служат электрические процессы, стала внедряться в практику в конце XIX века. К тому времени благодаря росту числа электростанций и увеличению их мощности электроэнергия стала дешевле и доступней.

В некоторых отраслях металлургии электрохимический способ является основным способом производства.

Ярким примером этому служит производство алюминия.

Атомы алюминия в окиси его так прочно сцеплены с атомами кислорода, что восстановить алюминий химическим путем очень дорого, так как нужны редкие и дорогие вещества-восстановители. Поэтому, когда известны были только химические способы получения алюминия, его добывали лишь в лабораториях, да и то в ничтожных количествах. Своим широким распространением этот металл целиком обязан электричеству, так как с рождением электрического способа, при котором молекула окиси алюминия без труда «разрывается» электрическими силами, получение алюминия перестало быть трудным и дорогим.

Широкое распространение получили электротехнические методы для добывания и других цветных и редких металлов.

Советские ученые сделали ряд интересных изобретений в области применения электрохимических методов в промышленности.

Новый способ обработки металлов электричеством изобрели Б. Р. и Н. И. Лазаренко. Они заставили выполнять эту работу электрическую искру. В этом способе тоже используется электрическая природа вещества. Когда между двумя электродами проскакивают искры, то положительный электрод начинает разрушаться. От него при каждом перескоке искры отрывается крошечная частица металла. Искре не может противостоять никакой, даже самый твердый сплав.

В электроэрозионных станках, сконструированных супругами Лазаренко, деталь присоединена к одному полюсу установки, производящей электрические искры, а к другому — электрод соответствующей формы, заменяющий сварку, резцы, фрезы и т. д.

Взяв в качестве инструмента медный стержень определенного сечения, в деталях даже из самых крепких сплавов можно проделывать отверстия самой замысловатой формы — шестигранные, овальные и т. д.

Новые станки обрабатывают детали быстрее, чем обычные, а электроэнергии потребляют меньше.

В истории электрохимии, основанной трудами наших соотечественников, советские изобретатели открыли новую блестящую главу.

Источник: Болховитинов В. и др. Рассказы о русском первенстве. Москва: Изд-во ЦК ВЛКСМ «Молодая гвардия», 1950. 424 с. С.117-122.