Удачный источник тока

Английский ученый и изобретатель Джон Даниель (1790-1845) опубликовал в 1836 г. сообщение о том, что им создан стабильный медно-цинковый элемент. В то же самое время талантливый физик и электротехник Борис Семенович Якоби (1801-1874) изобрел гальванический элемент новой конструкции. Еще в 1834 г. Якоби, работая архитектором в Кенигсберге, собрал первый электродвигатель «вращательного действия». Для него он хотел сделать устойчивый источник энергии и спустя два года нашел прекрасное решение. Об этом он сообщал в феврале 1837 г. в письме к Э. X. Ленцу; письмо потом было зачитано на заседании Петербургской Академии наук.

Даниель предположил, что причиной нестабильности и неэкономичности упомянутого нами выше источника тока с опущенными в раствор серной кислоты цинковым и медным электродами является выделение врдорода на медном электроде, и поместил этот электрод в раствор медного купороса. А цинковый так и оставался в серной кислоте. Растворы он разделил пористой перегородкой.

Якоби также заметил, что «выделение водорода у медного электрода не только бесполезно, но и вредно». Кроме того, он установил, что цинк растворяется в кислоте, даже когда элемент не работает. Желание избежать всех этих неудобств привело Якоби к мысли о применении в элементе двух электролитов: у медного электрода - раствора сульфата меди, у цинкового - сульфата цинка. Самое главное, что преследовал и чего добился Якоби, это то, что в процессе работы батареи изменялось только количество реагирующих веществ, но вид реакции не менялся. Это стало основным принципом при конструировании гальванических элементов для практики.

Оба, Даниель и Якоби, исходили из одного и того же, оба приняли серьезные меры к устранению главной помехи, но Якоби поступил решительнее своего английского собрата. Новый стабильно работающий электрохимический источник тока получил впоследствии название элемента Даниеля - Якоби. Это был сосуд, разделенный пористой перегородкой. В одном отделении медный электрод находился в растворе медного купороса, в другом цинковый - в растворе сульфата цинка. Сульфат цинка не взаимодействует с цинком, а сульфат меди - с медью. При замыкании цепи элемента электрический ток шел от цинкового электрода к медному.

Через некоторое время медный электрод становился тяжелее, а цинковый - легче. Атом цинка отдавал иону меди свои заряды и переходил в раствор в виде иона, а ион меди, получив заряды, превращался в металлическую медь. Но явления ионизации цинка и выделения меди были пространственно разделены, заряды передавались через внешнюю цепь.

Элемент Даниеля - Якоби давал постоянное напряжение - почти ровно один вольт. Поэтому он нашел широкое применение в практике электрохимических исследований. Русский электрохимик А. С. Савельев, работавший вместе с Ленцем, сказал, что это изобретение «надобно поставить в ряду самых важных открытий в области гальванизма». Работа элемента Даниеля - Якоби показала, что энергетическим источником действия вольтова столба являются химические процессы. Подтвердилась мысль, ранее высказанная Риттером, Дэви, Берцелиусом, Петровым, Фарадеем, что гальванический процесс - это процесс химический. Но окончательным этот вывод мог стать лишь после того, как был открыт и утвердился в науке закон сохранения энергии.