Реферат: Развитие электрохимических исследований

БудрейкоЕ. Н.

Изобретениегальванопластики(1838 г.)

Выдающийсяроссийскийученый, изобретательгальванопластикиБорис СеменовичЯкоби (Мориц-ГерманЯкоби, 9.IX.1801, Потсдам—11.III.1874, Петербург)родился в Пруссии.В 1823 г. окончилГеттингенскийуниверситет, получив специальностьархитектора.До 1833 г. работалв строительномдепартаментеПруссии. Однакоего привлекалане карьерачиновника, анаучная деятельность, в особенностите областифизики и механики, которые касалисьпрактическогопримененияэлектричества.В 1834 г. Якоби переехалв Кенигсберг.Как указывалсам ученый, одной из главныхпричин егопереезда вРоссию былосуществованиев ней имевшегоглубокие традициипередовогонаучного направления, которое “показаломиру и жизни, как нужноиспользоватьдостижениянауки”.

В Кенигсбергеон предложилболее совершенную, по сравнениюс уже известными, конструкциюэлектродвигателя.Принцип работыэтого “магнитногоаппарата”отличался отбольшинствадругих конструкцийтем, что в немякорь имелвращательноедвижение, обусловленноепопеременнымпритяжениеми отталкиваниемэлектромагнитов.Работа Якобипривлеклавнимание такихизвестныхученых, как К.М. Бэр и В. Я. Струве, и по их инициативев 1835 г. он был приглашенв качествеэкстраординарногопрофессорапо кафедрегражданскойархитектурыв один из крупнейшихнаучных центровРоссии — Дерптский(ныне Тартусский)университет.Там он читалкурс “физико-математическойтеории машин”и занималсяисследованиямив области “чистойи прикладнойэлектрологии”.

Однако теоретическиеизысканиятребовалипроверки напрактике, и в1837 г. Якоби переехалв Петербург, где в последующие20 лет выполнилважнейшиеработы поэлектрическиммашинам, электрическимтелеграфам, минной электротехнике, электрохимиии электрическимизмерениям.

В июне 1837 г. походатайствуМинистра народногопросвещенияи ПрезидентаРоссийскойакадемии наукС. С. Уваровабыла созданавключавшаяизвестнейшихученых тоговремени “Комиссиядля производстваопытов относительноприспособленияэлектромагнитнойсилы к движениюмашин по способупрофессораЯкоби”. Работаяв ней он создалнесколькоконструкцийэлектродвигателя.Один из них былустановленна судне –“электроходе”, совершившемв сентябре 1838г. первое плаваниепо р. Неве. Газета“Санкт-Петербургскиеведомостиписала по этомуповоду: “…важныйшаг сделан, иРоссии принадлежитслава первогопримененияэнергии (электричества– Авт.) на практике”.

Опыты надэлектроприводомсудна продолжалисьвплоть до 1840 г., пока они, а такжетеоретическиеисследованияэлектрическихмашин не привелиученого к выводу, что разрешениевопроса о широкомпримененииэлектродвигателянепосредственнозависит отсоздания болееэкономичногои удобногоисточника тока, чем гальваническиебатареи.

Б. С. Якоби занималсяи другими научнымии техническимиизысканиями, в том числеисследованиемпроблемы передачитока по проводамна различныерасстояния.Практическимприложениемэтого сталиработы поэлектромагнитномутелеграфу ипо взрываниюмин с помощьюэлектричества.Так, он предложилоколо 10 разновидностейтелеграфныхаппаратов иодним из первыхпостроил кабельныетелеграфныелинии, в томчисле линиюПетербург —Царское Селопротяженностьюоколо 25 км (1843 г.).

С 1839 г. Якоби работалв “Комитетео подводныхопытах”, гдепод его руководствомв течение 15 летпроводиласьразработкаминного оружиядля русскогофлота и армии.Возможностьэлектрическоговзрывания минна большомрасстояниибыла доказанатрудами П. Л.Шиллинга. Продолжаяего работы, Якоби предпринялпопытку создать, используяявление электромагнитнойиндукции, незадолгоперед тем открытоеФарадеем, новыйисточник тока, лишенный недостатковиспользовавшихсяранее вольтовастолба и гальваническихбатарей. Предложеннаяим “электромагнитнаябатарея” состоялаиз магнитоэлектрическоймашины (генератора)и “индукционногокатка” и представляласобой первуюискровую генераторнуюсистему зажиганиявысокого напряженияс индукционнойкатушкой.

Таким образом, наиболее важнымидостижениямимногограннойи плодотворнойнаучной иизобретательскойдеятельностиЯкоби, явилисьсоздание первогопрактическиприменимогоэлектродвигателя, электромагнитногогенератораи индукционнойкатушки, разработкаразличныхсистем электрическоготелеграфа, изобретениегальванопластики.Говоря о большомзначении работпо гальванизму, ученый писал:“…в данномслучае гальванизм(электричество— Е. Б.) в первыйраз выйдет изрук физикови из их кабинетовс тем, чтобыпроникнутьв мастерскиеремесленникови художников”.

ДеятельностьЯкоби высокоценили егосовременники.Вот как отозваласьАкадемия наукна его смерть:“…можем мыпытаться умеритьскорбь этойпотери воспоминаниемо пользе, принесеннойпокойным науке, искусству, промышленности, и об уважении, которым егоимя пользуетсякак в нашемотечестве, таки во всех образованныхстранах земли.…безраздельнабыла…его любовьк науке. Он жилею и для нее.Того, что онсделал в жизни, достаточнодля его бессмертияв науке”.

Изобретениегальванопластикибыло сделаноученым случайно, во время работы, предпринятойс целью созданиямедно-цинковойбатареи, пригоднойдля практическихнужд. С другойстороны, наличиеболее мощныхи надежных вэксплуатации, чем вольтовстолб, источниковтока представлялонеобходимоеусловие продолженияисследованийпо электроосаждениюметаллов. Б. С.Якоби писалв 1838 г.: «Если этооткрытие(гальванопластика– Авт.) не былосделано ранее, то это нужноприписать томуобстоятельству, что его труднобыло сделатьбез постоянныхбатарей. Этипоследние былиизвестны лишьв последниегоды, и моятеперешняяработа заставиламеня заниматьсяэтим вопросомболее, чем кого-либодругого».

Коротко сущностьизобретениязаключаласьв следующем.Проводя работунад усовершенствованиемдля практическихнужд элементаДаниеля, состоявшегоиз медногососуда, наполненногонасыщеннымрастворомсульфата меди, и цинка, погруженногов насыщенныйраствор хлоридоваммония илинатрия, с диафрагмойиз бычьегопузыря, Якобизаметил, чтопри прохождениичерез системуэлектрическоготока цинк переходитв раствор, а наповерхностикатода выделяетсяметаллическаямедь, которая, будучи отделенаот него, с большойточностьювоспроизводитего рельеф.

Оценивая значениесделанногонаблюдения, ученый отмечал, что благодарябольшой плотностиэлектролизноймеди процесс, доведенныйдо большегосовершенства, мог бы иметьпрактическоезначение. Чтобыразработатьусловия электролиза, которые позволилибы получатьмедные оттискинеобходимогокачества, Якобибыли изученывлияние составаи концентрацииэлектролита, силы тока, продолжительностиэлектролиза, а также исследованыспособы подготовкиповерхностиосновы, прикоторых отпечатоклегко отделяетсяот нее.

ПервоначальноЯкоби работалс так называемым«простымгальванопластическимаппаратом»– прибором, который одновременноявлялся игальваническойванной и источникомтока. Вскоре, однако, онусовершенствовалего, поместивв катодноеотделение ящикс кристалламимедного купороса, который растворялсяпо мере расходованияионов Cu+²в электролите, поддерживаяраствор в состояниинасыщения.

Как отмечаетП. М. Лукьяновв книге «Историяхимическихпромыслов ихимическойпромышленностиРоссии», первоеописание аппарата, было опубликованов 1838 г. Однако ужев своем труде, вышедшем в 1840г., Якоби приводитсхему, с разделеннымэлектролизероми источникомтока. Процесспроводилсяс растворимыммедным анодомв разбавленномрастворе медногокупороса.

Следующим шагомв усовершенствованиисхемы электролизастало использование«батарей», состоявшихиз несколькихпоследовательносоединенныхгальваническихэлементов.

Переход к разделеннойсхеме электролизас растворимымианодами имелрешающее значениедля внедрениягальванопластикив практику, позволив нетолько значительноувеличитьскорость осаждениямеди, по сравнениюс простымигальванопластическимиаппаратами, но и покрыватьпредметы большихразмеров иразличнойформы.

Изобретениегальванопластикибыло высокооценено в России.В рецензии, опубликованнойв мае 1840 г. в газете«Санкт-Петербургскиеведомости», читаем: «Длянас, русских, это открытие, кроме материальныхвыгод, имеетдругую прекраснуюсторону, – онопроизведенов России, усовершенствовано, сделано общимдостоянием».

В 1840 г. ученый былнагражден«Полной Демидовскойпремией» (девятоеприсуждение)за работу«Гальванопластикаили Способ поданным образцампроизводитьмедные изделияиз медных растворовпомощию гальванизма».Эту премию всумме 5 000 рублей«Якоби пожелалупотребитьна дальнейшиеисследованияи опыты по частиэлектромагнетизмаи гальванизмаи усовершенствованиятеории сихзагадочныхсил природы».

Свое изобретениеЯкоби, не беряпатента, передалдля всеобщегоиспользования.

Кроме того, заизобретениегальванопластики«за оказанныенаукам, художествами вообще отечественнойпромышленностиуслугу» Якобиполучил, попредставлениюМинистерствафинансов, вознаграждение, которое, поодним источникамсоставило 2500, по другим –25 000 рублей.

Посколькучрезвычайноподробноеописание изобретениягальванопластикидано как в трудахи письмах самогоБ. С. Якоби, таки в работахболее позднихисследователей, проанализируемлишь те аспекты, которые имеютнепосредственноеотношение ксозданиюгальваническогопроизводстваи, в частности, к возникновениюгальваностегии.

Первые работыпо гальваностегиипоявились в1840-х гг., сразу жепосле изобретениягальванопластики.По видимому, это и дало основаниеисторикам наукисчитать первоесобытие непосредственнымследствиемпоследнего.При этом подразумевают, что гальванопластикаи гальваностегиябыли созданыпрактическиодновременно, теми же самымиисследователями, вначале развивалисьсовместно илишь спустянекоторое времяразделилисьна две самостоятельныеобласти. В пользуподобногопредположенияговорит, казалосьбы, и то, что почтивесь XIX в. нанесениетонких золотыхи серебрянныхпокрытий сдекоративнымицелями называлигальванопластикой.

Нами, преждевсего, былапоставленазадача проверитьправильностьданного предположения.

Необходимоотметить, чтопоследующийподробныйанализ процессазарождениягальваностегииобусловленне только вполнеестественнымнаучным любопытством, но и тем обстоятельством, что положительныйответ на вопрособ идентичностиисторическихкорней гальванопластикии гальваностегиипозволил быпровестиреконструкциювозникновениятехнологическогопроцессаэлектроосажденияметаллов, оставаясьв рамках исследованийпо «гальваническомуэлектричеству», и не привлекатьболее сложнуюмодель пересечениятрадиций.

Прежде всегонеобходимобыло ответитьна два вопроса:

1. Предвидел лиБ. С. Якоби какие-либодругие практическиепримененияэлектроосажденияметаллов помимогальванопластикиили на нихнатолкнулисьпозже?

2. Занимался лион или егопоследователиполучениемплотных металлическихпокрытий, хорошосцепленныхс основой?

Ответ на первыйвопрос былнайден намипри изученииписем Якоби, отчетов и докладов, представленныхим Русскомуфизико-химическомуобществу в 1838г. – 1850-х гг., а такжеряда обзорныхработ.

Так, в письмек А. Н. Демидову(январь 1840 г.) находим:«Я не сомневаюсь, что если продвинутьэти исследования(электроосажденияметаллов –Авт.) дальше ираспространитьих еще на другиевещества, томожно прийтик результатам, не менее плодотворнымдля науки, чемдля металлургическихпроцессовбольшого масштаба».Очевидно, чтоздесь речь идетоб одной изкрупнейшихобластей современногоэлектрохимическогопроизводства– гидрометаллургии.

Приведем выдержкуиз письма Б. С.Якоби НепременномусекретарюПетербургскойакадемии наукП. Н. Фуссу (1838 г.).К этому письмуЯкоби приложилоттиск гравированноймедной пластинки, выполненныйэлектрохимическимспособом. Описаниепервого произведенияученого можнонайти в любойкниге по историигальванопластики.Однако почтинезамеченнымисследователямиостался тотфакт, что существовави второй оттиск– неудачный.Якоби указывал, что результатопыта, в которомон был получен,«…оказалсяблагоприятнымв смысле резкостии точностивоспроизводимыхчерт, но … неблагоприятнымв том смысле, что не удалосьполностьюотделитьвосстановленнуюмедь от гравированноймедной пластинки».Но «…возможно,– отмечал ондалее, – чтоэта пластинкапредставляетеще большийнаучный интерес, чем иная удавшаяся… Действительно, на ней восстановленнаямедь так теснослилась с меднойпластинкой, что невозможноее отделить…».

Наконец, в книге«Гальванопластика…»находим «…предметыменее важные, как для защитыих от непогоды, так и для многихдругих причин, можно покрыватьтонким слоемвосстановленноймеди», – прямоеуказание навозможностьиспользованиямедных покрытийс защитнойцелью – гальваностегию.

Таким образом, Б.С. Якоби нетолько первымизобрел гальванопластику, но и предсказалдве другиеобласти примененияэлектроосажденияметаллов –гальваностегиюи гидроэлектрометаллургию.

Однако дальнейшийанализ показал, что в 1838–1841 гг. нион, ни его ученикии последователине занималисьполучениемплотных металлическихосадков, хорошосцепленныхс основой.

Созданиетехнологическогопроцесса нанесенияпокрытий

Изложенныйвыше материалпозволяетпредположить, что технологическийпроцесс полученияэлектрохимическихпокрытий былразработанв первые нескольколет после изобретениягальванопластики, но независимоот нее. Кем икак это былосделано?

Обратимся кпервоначальномудопущению овозможностиперехода отлабораторныхопытов поэлектроосаждениюметаллов ктехнологическомупроцессу благодаряпересечениюнесколькихтрадиций: научныхисследованийв области«гальваническогоэлектричества»и практическихспособов нанесенияметаллическихпокрытий.

Проведенноенами сравнениеспособа горячеголужения железныхлистов, относящегосяпримерно кконцу XVIII – началуXIX в., взятого поописанию Г.Роудона, с первымигальваническимипроцессами: меднением, золочениеми серебрением,– возникшимив середине XIXв., позволилоотметить большуюсхожесть технологий.И в том, и в другомслучае процесссостоит из рядастандартныхопераций:

– травлениеизделий;

– покрытие ихжиром (в случаегорячего лужения)или, напротив, тщательноеобезжиривание(в электрохимическихпроцессах);

– нанесениеметаллическогопокрытия;

– сушка;

– полировка.

В случае гальваническогопроцесса к этимоперациямдобавляютсяоперации активациии промывкиизделий, причемпоследняяпроизводитсядо и после основнойоперации нанесенияпокрытия.

Косвеннымдоказательствомзаимствованиягальванотехникойприемов и методов, использовавшихсяв ранних технологияхнанесенияметаллическихпокрытий, являетсяхорошее знакомствоисследователейс последними: в первых книгахпо гальваностегии, наряду с электрохимическим, часто подробноописывалисьи более старыеспособы –амальгамированиеи химическоеосаждение. Этоне могло бытьслучайным, таккак, в отличиеот ситуации, существовавшейв начале XIX в., в1830 – 1840-х гг. электроосаждениемметаллов обычноначинали заниматьсялюди, уже работавшиев областиметаллопокрытий.

Обратимсятеперь к историческимфактам и попытаемсявыявить теконкретныеобстоятельства, при которыхтакое пересечениетрадиций моглопроизойти.

Большинствоисториков наукисвязываетпервые шагигальваностегиис процессомзолочения.Чрезвычайноблагоприятнаяобстановкадля восприятиявсего новогов этой областисложилась впервой половинеXIX в. Это былообусловленотем, что древнейшийспособ нанесениязолотых и серебрянныхпокрытий –амальгамирование– обладал рядомсерьезныхнедостатков.Он был неэкономичен, применим толькодля изделийопределеннойтолщины и, ктому же, чрезвычайновреден. Уже в1810-е гг. существовал«социальныйзаказ» на разработкуменее вредногои более экономичногоспособа золочения, чем амальгамирование.

В 1816 г. бывшийпозолотчикРаврио назначилпремию изобретателюболее эффективногои безопасногометода, которыйпозволил быупразднитьамальгамирование.Деньги поступилив распоряжениеПарижскойАкадемии наук.А в 1841 г. Комиссияпо Нездоровымремеслам подпредседательствомЖ. Дюма внеслапредложение«… награждатьвнедрение впрактикугальваническогопозолочения, применявшегосякак в Англии, так и во Франциико многим товарам, что являетсялучшим доказательствомуспеха и ценноститакого позолочения».

В течение 1840 г.несколькимисследователям: профессоруА. де ла Ривуиз Женевы, бирмингемскимфабрикантамГенри и ДжорджуЭлкингтонам, виконту А. деРюольсу изФранции удалосьдобиться успехав разработкенового, гальваническогометода золочения.Сообщения обэтом появилисьв такой последовательности:

– статья де лаРива былаопубликованав мартовскомномере «БиблиотекиЖеневскогоуниверситета»;

– заявка напатент былаподана братьямиЭлкингтонамив Англии 25 марта1840 г.;

– французскийпатент былвыдан А. де Рюольсу19 декабря 1840 г., на 11 дней позжедополнительногопатента Элкингтоновна тот же процесс, также полученногово Франции.

Рассмотревэти работы, Комиссия в июне1842 г. постановила: считать первымизобретателемгальваническогозолоченияпрофессораА. де ла Риваиз Женевы, егопервым усовершенствователембирмингемскогофабрикантаДж. Элкингтона, виконта А. деРюольса изФранции –изобретателемновых способовгальваническогозолочения.

Таким образом, сосоставительныманализомисторико-химическойлитературыи первоисточниковпо «гальваническомуэлектричеству»удалось установить, кем и когда былразработанпервый гальваностегическийпроцесс – золочениеи, следовательно, заложены предпосылкидля разработкивторой стадиигальванопроизводства– технологическогопроцесса. Теперьнеобходимовыяснить, какэто было сделано.Иными словами, дать ответ навопрос, какимобразом послемногочисленныхпротиворечивыхопытов поэлектроосаждениюметаллов удалосьв лабораторных, а затем и кустарных, ремесленныхмасштабахдобитьсявоспроизводимостирезультатови разработатьустойчивыйтехнологическийпроцесс полученияоднородногослоя металла, хорошо сцепленногос основой.

С целью выявленияпутей разработкиА. де ла Ривом, Дж. Элкингтономи А. де Рюольсомтехнологиигальваническогозолочения, потребовалосьподробно изучитьих публикации, включая патентные, Донесение Ж.Дюма ПарижскойАкадемии наук, отклики в журналах, а также областьнаучных интересовкаждого из них.

Было установлено, что основныеработы де лаРива относятсяк изучениюприроды «вольтаическогоэлектричества», механизмадействия вольтовастолба. Вследза Д. Ф. Даниелемон занимался«постояннымибатареями»и уже в 1837 г. наблюдалотложение слоямеди на медномэлектродебатареи.

Статья, опубликованнаяв «БиблиотекеЖеневскогоуниверситета», была единственнойпубликациейученого, посвященнойэлектрохимическимпокрытиям. Вней он отмечал, что преследуяконкретнуюпрактическуюцель: найтизамену способуамальгамирования,– не собиралсядоводить процессдо внедрения, а пытался лишьнайти путь кего разработке[109].

Для золоченияде ла Рив использовалпростойгальванопластическийаппарат с диафрагмой, аналогичныйтому, в которомБ. С. Якоби впервыенаблюдал отложениемеди. Катодомслужил покрываемыйпредмет, анодом– цинковаяпластинка. Вкатодноепространство, по описаниюавтора, заливалсяхлорид золота– AuCl3, полученныйрастворениемметаллическогозолота в царскойводке: Au + HNO3 + 3HCl = AuCl3 + NO+2H2O и последующимразбавлениемводой до концентрации0,05–0,1 г/л в пересчетена металлическоезолото. Однако, поскольку длярастворенияметаллов обычнобрали избытокцарской водкивероятнеепредположить, что золото врастворе, применявшемсяде ла Ривом, находилосьв виде золотохлористоводороднойкислоты – HAuCl4, поскольку длярастворенияметаллов обычнобрали избытокцарской водки.Анолитом служилавода, слабоподкисленнаяазотной илисерной кислотой.

Вышеприведеннымспособом дела Рив пыталсязолотить серебро, медь и железо.Но на двух первыхметаллах емуудалось получитьлишь оченьтонкий слойзолота, имевшийпоэтому зеленоватыйоттенок и легкоотстававшийот основы, аэкспериментыс железом, посвидетельствуЭльснера, вообщебыли неудачны.

Рассмотримобстоятельстваразработкии внедренияэлектрохимическогозолоченияДжорджем Элкингтоном.Его фигурапредставляетдля нас особыйинтерес, посколькуЭлкингтонпризнан основателемэлектрохимическойпромышленностив Англии. Крометого, единственныйиз всех награжденных, он еще до 1840 г.профессиональноработал в областиметаллическихпокрытий. Егофабрика в Бирмингеме, где производилинанесениеметаллическихпокрытий различнымиметодами, быласоздана непозднее 1830 г.Элкингтон былне толькофабрикантом, но и вместе сбратом Генризанималсяизучением иразработкойновых процессовпокрытий.

Примерно с 1834г. братья приступилик опытам похимическомузолочению или, как его иначеназывали, золочениюмокрым путем.Подробноеописание этойработы былосделано в ДонесенииЖ. Дюма ПарижскойАкадемии наук.

При разработкетехнологическогопроцесса заоснову был взятметод амальгамирования.«Как и процесспозолоченияпосредствомртути, так испособ г-наЭлкингтонаподразделяетсяна три различныхоперации: 1) отжиг,2) позолочение,3) окраска.

Отжиг происходитпо известномупозолотчиками обычному дляних способу.

Приготовлениеванны для позолочениясоставляетновую…частьпроцесса…

Когда предметывыходят изпозолачивающейванны, их ещераз моют; затемпереходят ких окраскеспособом, употребительнымпри обычномпозолачиваниисмесей».

В этой же статьеприведеноописание методазолочения«посредствомртути», и наоснованиисравнения двухметодов сделанвывод, что«предшествующиесамому позолочениюи последующиеоперации теже, что и припозолочениипосредствомртути (Курсивмой. – Авт.)». Инымисловами, именноиз способаамальгамированияЭлкингтонпозаимствовалтакую важнуюметодику, вомногом определяющуюуспех всегопроцесса, какподготовкаповерхностиизделия передпокрытием.

На основанииданных проверки, которую предпринялаКомиссия поНездоровымремеслам позаданию ПарижскойАкадемии наукв 1840–1842 гг., мы определили, что толщинаслоя золота, получавшегосяпутем химическогоосаждения, достигала, всреднем, 2 мкм, а способомамальгамирования– 20 мкм. Очевидно, что при такихрезультатаххимическийспособ могконкурироватьс амальгамнымтолько приусловии нахожденияпути увеличениятолщины золотогопокрытия.

И все же первоначальнобратья Элкингтонысвязали своидальнейшиеисследованияс совершенствованиемспособа химическогозолочения, итолько случайнаявстреча Дж.Элкингтонас исследователем-любителемДж. Райтом заставилаих расширитьнаправлениеработ.

Дело в том, чтоименно хирургуДж. Райту приписываютприоритетоткрытия комплексныхцианидныхрастворов, свведениемкоторых впромышленнуюпрактику связываюткоренной перевороткак в гальванотехнике, так и в гидроэлектрометаллургии.

По даннымамериканскогоисторика химииК. А. Смита [25], идеяиспользоватьэти соединениявозникла уРайта послетого, как оннашел в «Летописяххимии» Шеелесведения орастворимостицианидов золотаи серебра вцианидах щелочныхметаллов. Проведяпробный опытсеребренияс использованиемв качествеэлектролитараствор хлористогосеребра в желтойкровяной соли:

2AgCl + K4Fe(CN)6 — 2K2Ag(CN)3 + FeCl2,

а в качествеисточника токавольтов столб, он провел процессэлектрохимическогосеребрения.

Получив тонкийи одновременнотвердый осадок, Райт отправилсяв Лондон, чтобызапатентоватьсвое изобретение(1840 г.). Там и произошлаего встречас Дж. Элкингтоном, в результатекоторой он былприглашен вБирмингем дляпродолженияисследованияпроцессовзолочения исеребренияиз цианидныхрастворов.Совместнаяработа увенчаласьуспехом, и 25 марта1840 г. братья Г. иДж. Элкингтоныполучили патентпод названием«Способы посеребренияи позолочениямеди, латуни, железа и т. п.».(Дж. Райт в патентвключен не был, так как уступилЭлкингтонамсвои авторскиеправа.) Впоследствииэтот патентпослужил главнымоснованиемдля присужденияДж. Элкингтонукак одному изизобретателейэлектрохимическогозолоченияпремии ПарижскойАкадемии наук.

Рассмотримэтот патентс целью выявлениявозможных точекпересечениятрадиций висследованияхЭлкингтонов.Для этого приведемего формулутак, как онабыла заявленавладельцами:«Первая частьнашего изобретения…покрытие меди, латуни и т. д.серебром, причемсеребро плавитсяна поверхностиподлежащегопокрытию металла…Вторая часть…состоит в покрытииили плакировкеопределенныхметаллов серебромпростым применениемраствора серебраили таковогов соединениис гальваническимтоком… Третьячасть.., состоящаяв покрытии илиплакировкезолотом какпри помощипростого примененияраствора золота, так и этогораствора всоединениис гальваническимтоком… Четвертаячасть относитсяк подготовкежелеза… ».

Как следуетиз описанияизобретения, Элкингтоныпатентовалитри различныхпроцесса покрытия, причем двапоследних –серебрениеи золочение,–заявки на которыесодержатсяв пп. 2 и 3 формулы, аналогичныпо своей методике.Процесс серебренияпо п.1 состоитиз следующихстадий:

1) очистка (обычнымспособом);

2) предварительноесеребрениебез применениягальваническоготока (или поспособу, запатентованномуГ. Элкингтоном4 декабря 1837 г., или с помощьюгорячего раствораазотнокислогосеребра);

3) прокаливаниеизделия (дляудаления излишковазотной кислоты);

4) оплавление(в расплавебуры) с цельюполученияблестящего, твердого, хорошосцепленногос медной основойпокрытия;

5) обработкакипящим растворомсерной кислоты(для удаленияприставшейбуры);

6) окончательноеотбеливаниепокрытия (повторнымпрокаливаниеми обработкойкипящей сернойили солянойкислотой) илинанесениетонкого слоясеребра с помощьюгальваническоготока.

Важно подчеркнуть, что применениегальваническоготока на последнейстадии не имеетсамостоятельногозначения. Вероятно, и сами исследователине придавалиэлектролизуслишком большогозначения, таккак не включилиэту операциюв окончательныйвариант п.1 формулы.

Аналогичнымобразом рассмотримметодики золоченияи серебренияпо пп.2 и 3 формулы.При описанииосновной операции– нанесенияпокрытия –отмечено: «Если, как при обычномсеребрении, требуетсятолько тонкийслой серебра, то мы предпочитаемприменятьраствор в кипящемвиде, и покрытиеобразуется…внесколькосекунд (до однойминуты),… дляэтой степенипосеребрениягальваническойбатареи нетребуется. Ноесли желательноболее толстоесеребрянноепокрытие.., томы предпочитаемтот же самыйраствор применятьв холодномвиде, и получаемтогда болеетолстый слойсеребра с помощьюгальваническоготока».

Рассмотримдалее применявшуюясяЭлкингтонамиаппаратурнуюсхему.

Из ряда работследует, чтов гальваностегиипервыми «постоянныебатареи» применилиЭлкингтоны.Чтобы проверитьэто, нами, поданному в патентеописанию, былапроведенареконструкцияприменявшегосяими аппарата, показавшая, что на самомделе Элкингтоныпользовались«простымгальванопластическимаппаратом», и первое применениев гальваностегии«постоянныхбатарей» имприписываютошибочно.По-видимому, первым в гальваностегииразделеннуюсхему ввел Ф.К. Эльснер.

Таким образом, из анализатехнологическойсхемы и аппаратурногооформленияпроцесса нанесенияпокрытий, использовавшихсяЭлкингтонами, следует, чтоприменениегальваническоготока в нем былонеобязательными не имелосамостоятельногозначения. Понашему мнению, сделать решающийшаг в этом вопросеЭлкингтонампомешала слишкомсильная связьс практическойтрадициейнанесенияметаллическихпокрытий.

Рассмотримобстоятельстваизобретениягальваническогозолочения Анриде Рюольсом.Утверждают, что гальваностегиейпотомственныйдворянин деРюольс занялсяслучайно, когда, окончательноразорившисьи пытаясь поправитьсвои финансовыедела, сначаланаписал оперу, не имевшуюуспеха у слушателей, а затем заинтересовалсяпроцессомгальваническогозолочения.(Однако, этопо-видимому, было не стольуж случайно, поскольку онполучил химическоеобразование, а, значит, –принадлежалк научной традиции).

Пытаясь найтиспособ золоченияфилигранныхсеребряныхизделий, которыедеформировалисьпри нагревании, а потому немогли бытьподвергнутыамальгамированию, он случайноувидел статьюде ла Рива в«БиблиотекеЖеневскогоуниверситета».Заинтересовавшисьею, де Рюольспопыталсяусовершенствоватьпредложеннуюпоследнимметодику. Ониспытал шестьразличныхэлектролитов, потенциальнопригодных дляэтой цели: 1. Растворцианида золотав цианиде калия(AuCN в KCN); 2. Растворцианида золотав желтой кровянойсоли (AuCN в K4[Fe(CN)6]); 3. Растворцианида золотав красной кровянойсоли (AuCN в K3Fe(CN)6); 4. Растворхлористогозолота в техже комплексныхцианидныхсоединениях;5. Хлорид золота–хлориднатрия, растворенныйв «углекисломбикарбонате»натрия (по-видимому,NaAu(Cl)4 в Na2CO3 или NaHCO3); 6. Сернистоезолото, растворенноев сернистомкалии (K3[AuS2]).

Отметим, чтоуже в 1841–1844 гг. этирастворы былииспытаны Эльснером, который установил, что лишь дваиз них: Ж1 – дицианоаураткалия – KAuCN2 и Ж2,–дают осадкизолота хорошегокачества. ВыводЭльснера, посуществу, задалнаправлениедальнейшихисследованийв областиэлектрохимическогозолочения.

Проведенныйнами анализработ де Рюольсапоказал, чтоего основнаязаслуга состоитв том, что онвпервые осуществилчисто гальваническийпроцесс. Инымисловами, именноРюольс впервыеразработалтакую практическуюметодику полученияметаллическихпокрытий, вкоторой центральнаяоперация –осаждениеметалла – полностьюоснована наэлектрохимическомдействииэлектрическоготока.

Другая заслугаРюольса в том, что он такжевпервые показалширочайшиевозможностиэлектрохимическогометода нанесенияпокрытий. Начавс золоченияизделий изсеребра, медии ее сплавов, он перешелпозже к обработкенейзильбера, а также железа, стали и олова, которые предварительнопокрывал тонкимслоем меди.Наконец, онпоказал применимостьэлектрохимическогоспособа к получениюсеребрянных, платиновых, медных, кобальтовых, никелевых, цинковых, оловянныхи свинцовыхпокрытий.

Характеризуяего вклад вразработкутехнологическогопроцессаэлектроосажденияметаллов, КомиссияФранцузскойАкадемии наукотмечала: «Г-нРюольс счастливымвыбором составов, растворяющихметаллы, превзошел…всех своихпредшественникови соперников.По его методеможно гальваническиосаждать почтивсе металлыодни на другие, ровно и прочно, и главное, удовлетворительнодля всех потребностейремесел и искусств».

Таким образом, переход отлабораторныхопытов поэлектроосаждениюметаллов (перваястадия) к технологическомупроцессу, илитехническомуметоду (втораястадия) произошел, как минимум, двух традиций: исследованийв областиэлектричестваи практическихспособов нанесенияметаллическихпокрытий.

Чем, однако, обусловленаоговорка «какминимум»? Делов том, что описываяпериод зарождениягальванотехники, мы сознательнорассматривалиисследования, связанные сизучениемдействияэлектрическоготока и способовего генерирования, как единоенаучное направление.Вплоть до изобретениягальванопластикипрактическине было ученых, целенаправленноработавшихв областиэлектроосажденияметаллов.Такойподход обусловлентем, что и электротехника, и соответствующиеразделы физики, и электрохимияеще не выделилисьв качествеотдельных науки научныхнаправлений.

Обычно, и этоуже было показанона примерахБ. С. Якоби, А. дела Рива, исследователиодновременноизучали целыйкомплекс проблем: природу электрическихявлений, механизмдействия источниковтока, разложениеэлектрическимтоком различныхвеществ, занималиськонструированиемновых источниковтока и усовершенствованиемсуществующих.Иными словами, с современнойточки зрения, совмещалиисследованияпо физике, химии, электрохимии, электротехнике.

Интересно, чтоработы Б. С. Якобиисторики наукиотносят, главнымобразом, к физикеи электротехнике, исследованияД. Ф. Даниеля –к электрохимиии электричеству; работы изобретателяшироко используемогогальваническогоэлемента, получившегоего имя, Р. В.Бунзена – кхимии.

Таким образом, говоря о работахпо электричествупервой половиныXIX в., повлиявшихна зарождениегальванотехники, имеют в видув сущностинескольконаправлений: теоретическуюэлектрохимию, возникновениекоторой обычносвязывают соткрытием Л.Гальвани иизобретениемА. Вольта, аоформлениекак количественнойнауки – с работамиМ. Фарадея; исследованияпо электроосаждениюметаллов; работы, связанные сгенерированиемэлектрическойэнергии за счетхимическихпроцессов.

Поскольку, говоря о полученииэлектрическойэнергии за счетхимическихпроцессов, мыв сущностикасаемся ужеобласти электротехники, следует отметить, что электротехникакак наука и какпромышленноепроизводствовыделиласьв самостоятельнуютрадицию в1870–1880 гг… При этом, посколькуглавным стимуломих развитиястало энергетическоеприменениеэлектричества– освещение, транспорт, приведениев действиеразличных машини механизмовв промышленностии быту,– основнымпутем полученияэнергии сталопреобразованиемеханическойи тепловойэнергии вэлектрическую.Что же касаетсяпервоначальныхпопыток полученияэлектрическойэнергии за счетхимическихпроцессов, тоэто направление, хотя и не потерялосвоего значения, является какбы боковойветвью электротехники.В связи с этимпредставляетсяправомернымотнести 1830–1870 гг.к предысторииэлектротехники.

Нами уже рассматривалсявопрос о значенииисследованийв областигенерированияэлектроэнергиидля возникновениятехнологическогопроцесса нанесенияэлектрохимическихпокрытий. Наиболееотчетливопересечениеэлектрохимическойи электротехническойзадач просматриваетсяпри анализепроцессавозникновениягальванопластики.Так, Б. С. Якобиотмечал, чтоего изобретениебыло случайнымследствиемработы, проводившейсяс целью усовершенствованиядля практическихнужд медно-цинковогоэлемента Даниеля, с одной стороны, и что оно немогло бытьсделано безналичия достаточномощных и надежныхисточниковтока, какимиявлялись «постоянныебатареи», сдругой.

Пересечениетрадицийпросматриваетсяи в работахдругих ученых, внесших большойвклад в развитиегальванотехники.Например, А. дела Рив, работаяс элементомДаниеля, раньшеБ. С. Якоби заметил, что отложениемеди на катодевоспроизводитпрофиль электрода.Лишь то, что онне смог осознатьпрактическогозначения сделанногонаблюдения, помешало емудальше разработатьэтот процесс.Э. Вестон, занимавшийсяхимическимникелированием, и предложившийвводить в электролитыникелированиябуфер – борнуюкислоту –одновременноявляетсяизобретателемстандартногохимическогоэлемента, носящегоего имя.

Созданиепроизводственногопроцесса

(начало 1870-х –середина 1920-хгг.) Началомнового этапаразвитиягальванотехникистали 1870-е гг.Переход отремесленнойтехнологиик крупномасштабномугальваническомупроизводствубыл связан сначалом примененияв гальванотехникеновых источниковтока – динамомашин.

Взаимосвязьразвитиягальванотехникии электротехники

Переход отвольтова столбак «простымгальванопластическимаппаратам»и далее к разделеннойсхеме электролизас использованием«постоянныхбатарей», значительнорасширил возможностигальванотехники, позволив влабораторных, а затем и кустарных, ремесленныхусловиях правильнонамечать путипроведенияпроцессов, добиватьсявоспроизводимыхрезультатов, то есть разработатьтехнологиюполученияэлектрохимическихпокрытий.

Однако в 1840-х гг., когда гальваническиепокрытия тольконачали применяться, подавляющуючасть работсоставлялизолочение, серебрениеи меднение.Основной областьюиспользованияпокрытий являлосьювелирное дело, поэтому ценаэлектроэнергии, хотя и оченьвысокая, составлялалишь небольшуючасть общейстоимостиизделий. Крометого, малыеобъемы производствапозволялиприменять такиенесовершенныеисточники тока, как химическиеэлементы.

С конца 1860-х гг.основную рольв гальванотехникестали игратьболее дешевыеникелевыепокрытия. Отсюдапроистекалодва следствия: возрастаниедоли стоимостиэлектроэнергиив общей стоимостиизделий и увеличениемасштабовработ. С началомширокого примененияникелированиягальваническиепокрытия сталииспользоватьне только сдекоративной, но и с болееуниверсальнойзащитно-декоративнойфункцией. Это, в свою очередь, привело к тому, что недостатки«постоянныхбатарей»: малаямощность, непостоянствонапряжения, трудоемкостьэксплуатации, низкая экономичность,–стали серьезнымтормозом развитиягальваническогопроизводства.

Таким образом, дальнейшееразвитиегальванотехникинепосредственнозависело отуспехов электротехники.

Первые опытыпо использованиюэлектромагнитныхгенераторовпри электроосажденииметаллов былиначаты уже в1840-х гг. Одним изпервых практическоеприменениеполучил генератор, сконструированныйИ. Пикси в 1832 г. иусовершенствованныйзатем для целейгальванопластикиКларком, Пейджем, Молле и др. В1842 г. Ж. С. Ульрихсконструировалспециальнодля гальванопластики«магнитоэлектрическуюмашину». Норабота машиныобходиласьслишком дорого, и ее применялинедолго. Ф. К.Эльснер писалпо этому поводу:«… подобныйаппарат никогдане был в состояниивытеснитьгальваническиебатареи, простойаппарат с животнымпузырем … Вотношении наукспособ этоточень любопытен, что же касаетсядо практики, то не думаю, чтобы он могвойти во всеобщееупотребление».

Широкое использованиединамомашинв гальванотехникеначалось нарубеже 1870–1880-хгг., и, хотя первыеих модели имелимного недостатков, особенно вконструкциикоммутатора, это сразу увеличиломасштабы ирасширилообласти примененияпокрытий. Однойиз них сталоомеднениестальных телеграфныхпроводов.

Интересныданные о масштабахгальваническогосеребренияи об изменениицен на электроэнергиюс введениемдинамомашинна одном изстарейших(основано в1842 г.) и наиболеекрупных предприятий, специализировавшихсяв областиэлектроосажденияметаллов,–фирме Кристофльи КО в Париже.Так, при работес химическимиэлементамии с динамомашинамистоимостьэлектроэнергии, необходимойдля выделения1 кг серебра, составляласоответственно3,87 франка и 94 сантимасоответственно, то есть снизиласьпримерно в 4раза. При годичномпотреблениисеребра в Парижена начало 1880-хгг. около 25 т надолю толькоэтой фирмыприходилось6 т. Общее количествосеребра, котороев тот же периодрасходовалосьдля этих жецелей в Европеи США, по ориентировочнымподсчетам, составлялоежегодно до110 –120 т.

В конце XIX – началеXX вв. динамомашиныбыли признанынеотъемлемойчастью гальваническогопроизводства, и ведущие фирмы:«Лангбейн–Пфанхаузер–Веркен»,«Сименс», «Д-рКампшультеи КО», «Д-р ОскарХаан, машиненфабрикЮрдиген» и др.,– сосредоточилиих производствои продажу всвоих руках.

Чем же, однако, объяснялосьто обстоятельство, что получениеэлектрическойэнергии измеханическойнашло широкоеприменениелишь спустя50 лет после открытияМ. Фарадеемэлектромагнитнойиндукции идемонстрацииим в 1831 г. электрическогодинамомотора? Согласно ДжБерналу, тутдействовалипричины нетехнического, а экономическогохарактера. Делов том, что первоначальнобудущее применениеэлектричествавидели в областипромышленности, в частностив гальванотехнике.Но вся ценностьэлектромотора«зависела…от наличияшироко разветвленнойцепи снабженияэлектроэнергией, а это моглобыть осуществленопри условииболее широкойпотребностив данном видеэнергии, чемспрос однойтолько промышленности.Источникомтакого спросадолжна былаявиться эволюциякоммунальногохозяйства…С того момента, как электричествостало вырабатыватьсяи распределятьсядля целей освещения, оно моглоиспользоватьсятакже и какисточник энергии».

Рассмотримэту проблемуи с другой стороны: с точки зрениявлияния гальванотехникина становлениеэлектротехники.

Продолжая мысльоб экономическихстимулах развитияэлектротехникив период 1840–1870-хгг., Бернал отмечает, что именнозапросы новыхобластей техники: телеграфии, гальванопластики, дугового освещения, лампы накаливания,–сыграли здесьрешающую роль.Что касаетсяважности вкладакаждой из этихобластей, тосуществуютдве трактовки.Согласно Берналу, гальванопластикав силу своейспецифичностиобусловливаларазвитие лишьнекоторыхсторон электротехники:«Гальванопластикатребовалаприменениясильных токови стимулировалаиспользованиенекоторых видовмеханическиполучаемогоэлектричества.Это привелок применениюпервого принципаФарадея, однакотолько того, который относитсяк постоянныммагнитам (машинаПикси)… К томуже потребностигальванопластическойпромышленностиникогда немогли бытьочень обширными».

С другой стороны, согласно Р.Шелленбергу«…большаячасть предысторииэлектротехникизаключаетсяфактическив развитиигенераторовдля электропокрытий…В 1840–1870 гг. именногальваностегияи гальванопластика…обеспечилирынок дляэлектрическогооборудования…».

Таким образом, бурное развитиеэлектротехники, выделение еев самостоятельнуюнаучную ипрактическуютрадиции нарубеже 1870–1880-хгг. явилосьосновным стимуломдля переходагальванотехникина новую ступень– к промышленномупроизводству.Введение динамомашинв начале позволилодешево получатьбольшие количестваэлектроэнергиидля основнойоперации –электролиза, а затем – послеорганизациицентрализованногоэнергоснабженияуже в XX в. – революционизировалои вспомогательныепроцессы.

Другим важнымследствиемразвития ученияоб электричествеи магнетизмеи практическойэлектротехникиявилось созданиеприборов дляизмерения силытока и напряженияна ванне – первыхпоказывающихконтрольно-измерительныхприборов вгальванотехнике.

С середины1880-х гг. была признанаважность хорошегознания электротехникиспециалистами-гальваностегами:«…желая посвятитьсебя гальванопластике, должно преждевсего познакомитьсяс основнымизаконамиэлектричестваи изучитьгальваническиеэлементы идинамоэлектрическиемашины, а такжеприобрестинавыки в обращениис приборами, служащими дляизмерениятока».

Таким образом, при существующемрасхождениив оценке степенивлияния потребностейгальванотехникина развитиеэлектротехники, взаимосвязьэтих областейочевидна. Но, как справедливоотмечал В. Оствальд, хотя техническоеразвитие«изобретений»гальваностегиии гальванопластикив крупноепромышленноепроизводство«стало возможнымлишь с изобретениембогатых источниковэлектричества, сделавших…возможным иэкономическицелесообразноепроизводство,…это последнееизобретениене связано…с принципиальнымизменениемоснов дела, апредставляетсобой толькодальнейшееразвитие еготехническойи коммерческойстороны».

Технико-экономическиеи социальныепредпосылкиформированиягальваническогопроизводства

Следствиемувеличениямасштабовнаучно-техническогопрогресса, которое былохарактернодля второйполовины XIX в., стало возникновениеновых, совершенствованиеи расширениесуществующихобластейпроизводства.Так, обозначившаясяв начале XIX в.потребностьв новых видахтранспорта, продолжалавозрастать, предъявляявсе более жесткиетребованияк его быстротеи надежности.В результатебыстро развивалосьвелосипедостроение, а с 1895 г. – автомобильнаяпромышленность.В 1890 г. во всеммире было 11 тыс.автомобилей, в 1914 г.– 1826 тыс., в1921 г.– 10922 тыс…

С первого десятилетияXX в. мировым лидеромв автомобилестроениистановятсяСША. С самогоначала на автозаводахстраны появилисьгальваническиецеха. Вначалеотдельные частимашин сталипокрыватьлатунью. Но ужев 1913 г. для отделкиначали использоватьникель, а длявысококлассныхмоделей – дажесеребро. В связис этим органАмериканскогообществагальваностеговжурнал «МеталИндустри»писал: «Никель, нанесенныйбез подслоя, становитсятусклым и легкооблупливается…Этому сильнееподверженыстальные детали, чем латунные.В дальнейшемсталь будетеще шире использоватьсяв дешевых машинахдля частей, ранее производившихсяиз латуни… Этодолжно положительноповлиять напрофессиюгальваностега, так как онарано или позднопотребуетвнимания».

Важной экономическойпредпосылкойразвития некоторыхобластейпроизводства, в которых такжеполучили применениепокрытия, сталаПервая мироваявойна (1914–1918 гг.), когда из-занарушенияпоставок железнойруды и рядацветных металловв воюющие странывозникла остраянеобходимосстьих экономии.В этой ситуациив машиностроениивстал вопросо замене ставшихнедоступнымиили дефицитнымицветных металлов, традиционноприменявшихсядля производствамногих изделий, другими, уступающимипо свойствам, но имеющимисяв распоряжении.При этом качествоизделий сохранялосьза счет использованияочень экономичныхпокрытий.

Следствиемвойны явилосьтакже возрастаниеобъема производстваметаллическихизделий, главнымобразом за счетвоенных заводовили заводов, работавшихна военныеведомства, всвязи с чембольшое вниманиестало уделятьсязащите металловот коррозии.Это, в свою очередь, привело к тому, что, вместостарейшихфункций гальваническихпокрытий –декоративнойи декоративно-защитной, на первый планвыступила новая– защитная.

Роль теоретическихнаучных исследованийв развитиигальванотехники

Рассмотрениероли научныхисследований, главным образомтеоретическойэлектрохимии, в развитиигальванотехникипоказывает, что ведущаяроль теориина стадияхлабораторныхэкспериментов(1800–1838 гг.) и созданиятехнологическогопроцесса (1838 г.– 1870-е гг.) подчеркиваетсявсеми исследователями.

Как же дальшескладывалисьвзаимоотношениятеории и практики? Если исходитьиз осознанияпроцесса развитиягальванотехникиучеными, работавшимив ней в период1870 – 1920-х гг., то есть«изнутри», складываетсяследующаякартина. С началавека и примернодо конца 1870-х гг.электроосаждениеметаллов оставалось«делом науки».(Правда, зачастуюпод этим понималасьне ведущая рольнауки в развитиигальванотехникикак промышленногопроизводства, а лишь то, чтопроцессы электролизаявлялись объектами, в основном, лабораторныхисследований.)Примерно нарубеже 1870 – 1880-хгг. гальванотехника«оторвалась»от науки. Врезультатена протяжениипоследней третиXIX и первой четвертиXX в. «не былоразработаноникаких новыхпроцессовпокрытий».Такое же положениесохранилосьи в первой четвертиXX в. В обзоре, подводившемитоги развитиягальванотехникиза 1903–1928 гг., ведущийэксперт СШАв областиэлектрохимическихпокрытий У.Блюм констатировал:«Трудно указатькакой-либоважный методпокрытия, чтобы25 лет назад, покрайней мерев основном, небыла известнаего настоящаяформа».

Однако, еслианализироватьне рефлексиюгальванотехниковотносительносвязи их областис теоретическойнаукой, а попытатьсяпровести анализразвития всей– и теоретической, и прикладной– электрохимиина протяженииXIX – первой четвертиXX в., то можноприйти к следующимвыводам.

На протяжениирассматриваемогопериода наблюдалосьдва всплескапубликацийпо электроосаждениюметаллов: в1800-х и 1840-х гг. Первыйиз них был связанс изобретениемвольтова столба, второй – гальванопластикии электрохимическогозолочения.Первоначальноисследованияпо электрохимиипубликовалисьв одних и техже естественнонаучныхизданиях:«Philosophical Magazine», «Comptus Rendus»,«Annalen der Phisik» и др. Делениеэтих работ натеоретическиеи прикладныевесьма условно, посколькумногие изыскания, заложившиефундаментэлектроосажденияметаллов, быливыполнены счисто научнымицелями. Однакопримерно совторой половиныXIX в. публикациипо гальванотехнике, которая начинаетполучать статуссамостоятельнойобласти производства, постепенноперемещаютсяв журналы техническойнаправленности:«Dingler Politehn. Journal», «Brass World» ит. п. Окончательноеразделениепубликацийпроизошло впервые двадесятилетияXX в. и было закрепленосозданиемэлектрохимическихжурналовтеоретическогои прикладногопрофиля, а такжеотдельныхэлектрохимическихи гальванотехническихобществ.

Попытаемсяпроанализироватьпричины разрыватеоретическойи прикладнойэлектрохимии, взглянув наних с несколькоиных позиций, чем обычнопринято, а именно: с точки зренияразвитиятеоретическойэлектрохимии.Несмотря нанекоторыерасхожденияв построениипериодизацииэтой науки, благодаряработам Ю.И.Соловьева идругих исследователей, можно четковыделить дваэтапа ее истории, границей междукоторыми являютсяработы М. Фарадея:

– 1880 – 1833 гг. – эмпирическийэтап;

– 1833 г. – 1870-е гг. –становлениеэлектрохимиикак науки.

Подчеркнемнаиболее важныйдля нас аспект: в результатеработ М. Фарадея, которым былиустановленыколичественныезаконы электролиза, введена современнаяэлектрохимическаятерминологияи т. д., электрохимияперешла отнакопленияфактическогоматериала кфундаментальнымтеоретическимисследованиям.Основныминаправлениямиисследованийстали: изучениеэлектролизаи электропроводностирастворов, разработкаэлектрохимическойтеории, изучениепричин и механизмавозникновенияи природыэлектродвижущихсил гальваническихэлементов. Повсей видимости, именно этотповорот и былосновной причинойвременногоразрыва теоретическойи прикладнойнауки.

Развитиетеоретическойэлектрохимиипосле 1870-х гг.ознаменовалосьмногими важнымидостижениями.Выдающимисясреди них являлисьисследованияС. Аррениусаи В. Нернста.До 1925 г., былоразработанобольшинствопонятий, составившихвпоследствииоснову гальванотехники: напряжениеразложения, обратимыепотенциалыионизации иразряда, поляризацияи ее виды, перенапряжение, явления пассивациии др. Ряд из нихполучил количественнуюинтерпретацию.Некоторыеисторики химиисчитают, что«теоретическиеосновы гальванотехникибыли созданы, по сути, еще дорубежа столетий».

Наскольковероятно этоутверждение? Действительно, казалось бы, все необходимоедля созданиятеоретическихоснов гальванотехникик началу XX в. ужеимелось в недрахтеоретическойэлектрохимии.Однако этипонятия и зависимостиразрабатывалисьне как «основы»гальванотехники, а как собственныефундаментальныепредставленияэтой науки. Приэтом возможноститеории непростиралисьдальше изученияидеальныхсистем. Чтокасаетсяколичественнойинтерпретациипроцессовэлектроосажденияметаллов, тозачастую еееще невозможнобыло выполнить.Например, оцениваявозможностьприменениятеории сильныхэлектролитовв прикладныхисследованиях, Дж. Хагебумотмечал в середине1920-х гг., что разрывмежду наукойи производствомне удаетсяликвидироватьиз-за, с однойстороны, недостаточногоуровня развитиясамой теоретическойэлектрохимии, с другой – отсутствияученых, обладающихкак достаточнымизнаниями пофизическойхимии растворов, так и интересомк электроосаждению.

Таким образом, разрыв междутеорией и практикой, наличие которогогальванотехникиосознали в 1870– 1880-х гг., в действительностипроизошел ещев 1840-х гг. и былсвязан с наступлениемнового этапаразвитиятеоретическойэлектрохимиии изменениемв связи с этимее основныхзадач.

По нашему мнению, о наличии связимежду теоретическойэлектрохимиейи гальванотехникойпозволяетсудить и такойкритерий, каквлияние потребностейгальванотехникина теоретическуюэлектрохимию.(До 1840-х гг. его немогло не быть, так как веськомплекс исследованийпо «гальваническомуэлектричеству», как правило, осуществлялсяодними и темиже учеными).Однако анализнаучной литературыпоказал, чтов период 1840 –1920-х гг. такойзависимостипрактическине прослеживается.

Как отразилсяотрыв от теориина уровнегальванотехническихисследованийи разработок? Если говоритьоб этом с точкизрения измененияподхода к разработкеновых видовпокрытий, тоследует отметитьотсутствиепринципиальнойразницы междуисследовательскимипрограммамиспециалистов, занимавшихсяэтим в 1830 – 1840-х и1870-х гг.

Изучение содержаниянаиболее известныхкниг по гальванотехнике, изданных впериод с середины1870-х до середины1920-х гг. приводитк заключению, что они продолжалиносить, главнымобразом, рецептурныйхарактер. Оченьнебольшиеизменениясвязаны с выработкойопределеннойформы рецепта, а также с появившейсявозможностьюуказыватьпомимо состававанны и способаее приготовленияеще и условияпроведенияпроцесса –напряжениеили силу (позднееплотность)тока. При этомувеличениеколичестварецептов происходилоза счет большегопривлеченияхимических, но не электрохимическихзнаний. Появлениев описанияхэлектролитовконцентрацийкомпонентовследует, по-видимому, отнести к завершениюформированияв 1850–1860-х гг. методаобъемногоанализа. Важноподчеркнуть, что основнымкритериемотбора составовванн, рекомендуемыхдля промышленнойпрактики, напротяжениивсего периодаостается авторитетавтора книги(как правило, крупногопромышленника– Г. Лангбейн), который сообщает, что ему удалось(или не удалось)добиться хорошихрезультатовс электролитом, предложеннымего предшественником.

Развитиегальванотехникив рассматриваемыйпериод не моглоидти и за счетсвязи с другимнаправлением, внесшим большойвклад в еезарождение,– получениемметаллическихпокрытийнеэлектрохимическимиспособами, поскольку иэта связь такжебыла практическиутеряна. Книг, в которых быразличныеметоды полученияпокрытийрассматривалисьи анализировалисьсовместно, почти не было, мало было иисследователей, одновременноработавшихв разных областях.Хотя, когдатакое совмещениеинтересов имеломесто, оно былоочень плодотворным(например, Ш.Коупер–Кольс– изобретательметода горячегоцинкования, внесший важныеусовершенствованияв процессэлектрохимическогоцинкования).

Здесь, правда, необходимоотметить, чтоуже в 1880-х гг. всвязи с созданиемкрупномасштабногогальваническогопроизводствавозникла проблемапереноса лабораторныхразработокв промышленность.Еще В. Пфанхаузер-ст.указывал, что«простота, обнаружившаясяпри небольшихлабораторныхопытах, в определеннойстепени усложнялась, когда при работахв большом масштабеприходилосьучитывать всеподробностии побочныепроцессы».

Таким образом, возникнув напересечениинесколькихразличныхтрадиций, гальванотехникауже в началевторой половиныXIX в. отошла отних: «… на рубежедвух столетийи позже, вплотьдо второгодесятилетияXX в., сложилосьвпечатление, что гальванотехникапредставляетсобой… замкнутуюв своем развитииобласть, в которойнельзя ожидатькаких-либопотрясающихновшеств илиулучшений».

Подводя итогвсему сказанномунеобходимоподчеркнуть, что до 1920-х ггнаучные исследованияв гальванотехникеносили характерцелевых прикладныхразработокна основаниисформулированныхтехническихзадач.