电磁铁的两极_磁铁的两极相吸_磁铁的两极(7)

四. 法拉第电解定律的发现

----追求自然界的统一性

电解是电化学中的重要现象是电引起的一种化学反应。人们利用电解提炼铝之类的金属对物品进行电镀。提起电镀每个人都很熟悉无论你走进哪个家庭都会用到漂亮的电镀产品。电镀的厨房用具、自行车、灯饰以及很多日用物品莫不都要经过电镀这些电镀产品习习生辉发出耀眼的光芒不仅美观而且防锈。所以可以说现代社会离不开电解和电镀。更重要的是早期对电解的研究使著名电学家和化学家法拉第得到了两个电解定律并由此进一步确立了物质电构造的基本概念加深了对电的本质的了解。

法拉第为什么会对电解现象感兴趣呢让我们从头说起。电解的研究在伏打发明了电池以后就开始了英国工程师尼可尔森和解剖学家卡莱尔便利用这一电源对液体进行研究他们首先选用了水。他们在一个玻璃杯中盛上水插入两个铂片作电极。当他们用导线将伏打电池的两个极分别与玻璃杯中的两个极相连时发现在导线和杯中电极接触部分产生了许多气泡可见水在电流的作用下发生了化学变化。经过测定两极所产生的气体一种是氧气另一种是氢气可以肯定电流使水发生了分解。

在此以后欧洲立即掀起了对各种金属化合物水溶液和固体物质进行电解实验的浪潮。

虽然电在溶液中流动使溶液发生了化学变化是无可置疑的但变化的原理则不清楚。

1805 年法国化学家格洛塔斯曾提出过他的电解理论认为在电解水时阳极和阴极好比磁铁它们分别吸引水的粒子而把水分解。现在看来这个理论当然是错误的。

19 世纪 20 年代初正当法拉第在戴维的实验室里从事化学研究时奥斯特发现了电流的磁效应证明了电能生磁。在这件事的激励下法拉第转而研究了磁的电效应发现了电磁感应证明了磁也能生电。看来电与磁的统一是无可怀疑的了。不过这里所说的电是指伏打电和磁感应电。在法拉第的那个时代人们根据电的产生方式把电分成五种伏打电、摩擦电、热电、动物电、磁感应电。伏打电是伏打电池供应的电流摩擦电是指由摩擦产生的静电它往往存储在莱顿瓶中热电是指温差电源供应的电流动物电指电鳗之类的动物放出的电磁感应电就是法拉第电磁感应实验中得到的感生电流。那么这些不同种类的电是不是统一的呢这正是法拉第长期思考的一个问题。

所谓静电指的就是摩擦电之类的电所谓流电指的是伏打电之类的电。法拉第对电的统一性的研究引导他进一步探讨流电与静电之间的统一性问题。正是由于这项研究导致了电解定律的发现。实际上法拉第早在他学徒生涯的最后一年时已注意到电解问题了。那时他连起码的伏打电池都没有于是从皇家学院买到了一点锌片再把它切成几个银币大小的圆片、然后把它们覆盖在几个铜币上中间夹上盐水浸泡过的纸板做成了一个最简单的伏打电池。就是利用这个电池他电解硫酸镁获得了成功。那时戴维早已是研究电解问题的权威了。他不仅用电解方法发现了钾、钠等一系列的化学元素而且还提出了电化分解的电性二元论。但他对电解问题的认识尚未达到定量的水平。因此法拉第决心用自己的实验给电解问题作出精确的分析。

法拉第为了研究电解原理又进行了一系列科学实验。磁铁的两极他先用硫酸钠溶液把石蕊试纸和姜黄试纸润湿然后将湿的石蕊试纸与一个铂片相连湿的姜黄试纸与另一铂片相连前一个铂片与伏打电池的正极连后一个铂片与负极相连。他发现石蕊试纸显红色说明呈酸性姜黄试纸变成褐色说明呈碱性。

接着法拉第做了另一个实验。他将两块铂片电极插在盛硫酸锌溶液的玻璃容器中 然后将两个铂电极与伏打电池的正、负极相连结果发现阴极的铂片上覆上了一层金属锌阳极周围的溶液显酸性。

在以上两个实验的基础上法拉第又用金属铂和铜作电极对氯化铜水溶液进行电解为了更容易导电他在氯化铜水溶液中添加了少量硫酸铜水溶液。当他把铂电极与伏打电池的正极相连铜电极与负极相连后发现在铂电极上有氯气放出而在铜电极上又有铜附着在上面。