Изучение электрохимических явлений занимало видное место в теоретической и прикладной химии XIX в. Т. Гротгус (родом из Курляндии) выдвинул теорию процесса электролиза. В 1807 г. Г. Дэви методом электролиза получил калий и натрий. Но развитие мощной электрохимической промышленности возможно лишь тогда, когда имеется энергетическая база для производства дешевой электрической энергии. А в XIX в. наиболее распространенными источниками тока были гальванические элементы различных систем и аккумуляторные батареи. Век электричества только начал зарождаться. Определенную роль в этом сыграла химия. Совершенствовались гальванические и аккумуляторные батареи, в которых энергия химических реакций сразу превращалась в энергию электрического поля.
Простейшие гальванические батареи представляли собой сосуд с электролитом (раствор серной кислоты или гидроксида натрия), в который погружены две пластины из разных металлов (например, меди и цинка). Если от пластин проводили проводник через какой-либо потребитель (лампочка), то работу системы легко обнаруживали. Однако широкого применения в быстро развивающейся промышленности, где стремительно росла потребность в электроэнергии, гальванические батареи не нашли.
В 1831 г. М. Фарадей открыл явление электромагнитной индукции. Сущность ее состоит в том, что при пересечении (независимо от того, что движется друг относительно друга) магнитного силового поля замкнутым проводником в последнем возникает электрический ток. Это открытие сделало возможным изобретение магнитоэлектрических генераторов и электродвигателей. Один из таких генераторов, созданный петербургским академиком Б. С. Якоби, был принят на вооружение русской армией, где его использовали специальные команды для воспламенения минных запалов.
Чтобы обезопасить движение на водах в ночное время, нужно было оснастить маяки более мощными источниками света. На помощь пришли химики. Свет в горелках маяков получали накаливанием извести в пламени, куда поступали кислород и водород. Эти газы, необходимые в больших количествах, получали методом электролиза, для чего применяли магнитоэлектрический генератор, приводимый в движение паровой машиной.
Электрическая энергия в качестве двигательной силы начала использоваться в промышленности и на транспорте только на рубеже 60—70-х годов после изобретения динамо-машины. Развитие электротехники вызвало настойчивый поиск металлов, обладающих хорошей электрической проводимостью. Наибольшей электрической проводимостью обладает серебро, затем медь и алюминий. Ввиду редкости и дороговизны серебро как проводник не нашло применения. Медные проводники долгое время оставались единственными и незаменимыми. Но с открытием дешевого способа получения алюминия этот металл стал завоевывать себе место в электротехнической промышленности.
С развитием электротехники потребовались изоляторы. Первым весьма доступным и дешевым сырьем для их изготовления стали глина, песок, известняк. Технологические операции, необходимые для изготовления материала из силикатного сырья, как правило, представляют собой механическую обработку и обжиг. Таким способом готовили изоляторы из керамики, обладающие диэлектрическими свойствами. Но фарфор, керамика не могли использоваться в качестве изоляционных материалов для электрических проводников, обмоток в катушках индуктивности и пр. Для этих целей использовали природный каучук и резину. В настоящее время наряду с керамикой и стеклом, идущими на изготовление огромных изоляторов, и резиной все больше и больше используют полимеры. Полимеры применяются в высокочастотной технике, где нужны диэлектрики со свойствами, не зависящими от температуры, частоты тока и влажности воздуха. Так, на основе термореактивных смол (фенольная, мочевинная, полиэфирная, эпоксидная, меламиновая) готовят изоляционные материалы для жесткой формовочной массы. Для кабельной изоляции по прочности и деформационным свойствам подходят диэлектрики из термопластических полимеров (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид). Все большее применение находят стеклопластики — диэлектрики на основе термопластов.
|