...И до 1990 года

И вдруг появилось электричество — совершенно новое явление, которое понять без помощи химии невозможно. Оказалось, что существуют положительные и отрицательные электрические заряды, движение которых подчиняется определенным законам, что частица химического вещества перемещается в зависимости от того, какой заряд — положительный или отрицательный — она несет. Отталкиваясь от полюса с подобным себе знаком, частица вещества быстрее или медленнее (здесь имеет значение величина полученного заряда) движется к полюсу с противоположным знаком. Так появилась возможность управлять движением заряженных частиц вещества, скоростью этого движения, регулировать направление движения. То есть там, где действовало электрическое поле, наступил определенный порядок.

Все, наверное, знают, что хромирование и никелирование выполняют электрохимическим путем, но не всем известно, что до появления электрохимии ту же работу выполняли сугубо химическим путем.

В наши дни прикладная электрохимия объединяет два очень крупных направления: проведение химических реакций при помощи электричества и получение электрической энергии за счет химических превращений. И в том и в другом направлениях работают мощные производства, давая продукцию, без которой немыслимо наше нынешнее существование, так же как и будущий прогресс.

Остановлюсь на некоторых особенностях электрохимических реакций, которые являются основополагающими как в науке, так и в практике и которые необходимо знать для того, чтобы понимать суть происходящего.

Если обычные химические реакции (окислительные или восстановительные) протекают как бы в одной фазе и зависят от переменных химической кинетики — от концентрации раствора, температуры, — то электрохимия позволила вести процесс как бы в двух стадиях. Она дала процессам новые рычаги управления, поставила их в зависимость от величины электродного потенциала, природы материала электрода и состояния его поверхности. Именно эти рычаги и позволили исследователям и технологам управлять ходом процессов: вести их в намеченном скоростном режиме, с достаточной точностью направлять движение частиц вещества. Это очень важные особенности процесса, ибо они почти полностью исключают рассеивание энергии в окружающую среду и потому являются экологически безопасными. В связи с тем, что при таких условиях энергия не рассеивается, а вся выполняет определенную работу, коэффициент полезного действия процессов исключительно высок. Кроме того, электрический ток чрезвычайно сильный окислитель и восстановитель и потому позволяет вести процессы с такой глубиной, которая недостижима сугубо химическим путем.

Такие вот особенности электрохимии и способствовали широкому использованию достижений этой науки в промышленности.

Было бы, однако, неверным полагать, что, едва родившись, новая наука сразу же стала завоевывать все новые и новые позиции. Это, конечно, не так. Долгое время исследователи шли путем проб и ошибок (кстати, это случается и сейчас), когда теоретические предпосылки далеко не стопроцентно находили подтверждение на практике, когда расчеты показывали одно, а на практике получалось другое.

Дело в том, что классическая наука не умела строить сложных моделей будущих практических процессов. Она могла с достаточной ясностью рассказать о том, что происходит в электролите, когда через него пропускают электрический ток, но она не могла объяснить, какие процессы совершаются в это же время на поверхности электродов, она не могла объяснить кинетику этих процессов. Такой теории не существовало, хотя в гипотезах недостатка не было.

Большой вклад в развитие электрохимии внесли отечественные ученые. Были сформированы мощные научные школы в Москве и Ленинграде, Свердловске и Киеве. Во главе их стали крупнейшие ученые и исследователи В. Кистяковский, П. Федотьев, А. Писаржевский, Е. Шпитальский, А. Фрумкин и О. Есин. Работы именно этих школ дали мощный импульс развитию не только отечественной, но и мировой науки. Главы школ и их многочисленные ученики и последователи сосредоточили свое внимание на ключевых проблемах теоретической электрохимии: изучении особенностей строения границы раздела металла с раствором электролита и исследовании самого механизма и кинетики электродных реакций. Без ясного понимания того, что же происходит на границе электрода и электролита, невозможно было продвижение вперед, невозможно было прогнозировать с достаточной надежностью, как будут развиваться и протекать электрохимические процессы, а следовательно, и строить надежные технологии.

В результате многочисленных исследований и экспериментов постепенно стало проясняться многое из того, чему классическая электрохимия не давала достаточного объяснения, в частности, появилась ясность в том, как протекают процессы, происходящие на границе электрода и электролита. А. Фрумкиным впервые в мировой науке было введено понятие о нулевом потенциале. Именно это понятие и явилось как бы оценочным критерием поведения электрода, раскрывало его адсорбционную и кинетическую сущность.