Мир коллоидных систем широк и разнообразен. Крайне редки газы, жидкости или твёрдые материалы, в которых отсутствуют коллоидные час­тицы. Получить их так же сложно, как и совершенно химически чистое ве­щество. В газообразной дисперси­онной среде образуются аэрозоли (от греч. «аэр» — «воздух» я лат. solveге — «растворять»). Когда в ней распре­делены твёрдые частицы, получается дым, когда жидкие — туман, а смесь тех и других даёт смог {англ. smog, от smoke — «дым» и fog — «туман»).

Коллоидные растворы именуются золями. В них мелкие твёрдые части­цы, размером от 1 до 100 нм, распре­делены в жидкой дисперсионной сре­де. Например, если к кипящей воде добавить несколько капель раствора FeCl₃, то в результате гидролиза (FeCl₃+3Н₂О=Fe(OH)₃+3НСl) обра­зуется совершенно прозрачный жёл­тый золь. Восстанавливая водный раствор AuСl₃, можно получить окра­шенный в разные цвета (в зависимо­сти от размера частиц) золь металли­ческого золота. Дисперсные системы с более крупными частицами (свыше 1000 нм=1 мкм) имеют специальное название — суспензии (от лат. suspensio — «подвешивание»). Знакомая всем чёрная тушь — это как раз сус­пензия.

В середине XIX в. английский химик Томас Грэм (1805—1869) обнаружил вещества с загадочными свойствами. При выпаривании их растворов вмес­то кристаллов получались аморфные студенистые массы. Они имели клеящие свойства. По-гречески клей — «колла», поэтому Грэм назвал эти «аномальные» вещества коллоидами. Он выдвинул гипотезу, согласно ко­торой все вещества делятся на колло­иды и кристаллоиды (при выпарива­нии раствора они выпадают в виде кристаллов). Во второй половине

XIX  в., когда химики открыли много новых коллоидов, казалось, что идея Грэма торжествует. Однако в начале XX в. она была отвергнута.

Как выяснилось, из одного и того же вещества можно приготовить и обычный, и коллоидный раствор. Просто в обычных растворах веще­ство находится в виде отдельных молекул или ионов, а в коллоид­ных — в виде значительно более крупных частиц. Например, пова­ренная соль в органическом раство­рителе (бензоле) образует типич­ную коллоидную систему.

Очень много внимания Вольта уделял изучению различ­ных свойств электрического тока, причём наблюдал его действие преимущественно на людях. Это и неудиви­тельно, ведь никаких электроизмерительных приборов (кроме электроскопа да лягушачьей лапки) тогда не су­ществовало.

Вольта пытался, например, выяснить влияние тока на зрение, на обоняние, на вкус. Однажды в присут­ствии Наполеона учёный выстроил полукругом цепоч­ку гренадеров и предложил им всем взяться за руки, а крайним в цепи прикоснуться к концам вольтова стол­ба. Из-за непроизвольного сокращения мыши все гре­надеры одновременно подпрыгнули!

Вольта и его современникам удавалось избежать трагических последствий подобных опытов, поскольку мощность их батарей была невелика. Однако даже срав­нительно слабый (доли ампера) электрический ток да­леко не безобиден по отношению к живым организмам. Проходя через жизненно важные органы (сердце, лёг­кие, мозг) людей и теплокровных животных, ток может вызвать паралич дыхания, остановку сердца или ожог.

Наиболее опасен для человека переменный ток не­большой частоты (в том числе обычный промышленный ток), постоянный ток менее вреден. Предельно допус­тимое значение напряжения при воздействии на чело­века переменного тока в течение одной секунды соста­вляет 36 В, постоянного — 200 В. При этом предельная величина силы тока равна соответственно 6 и 15 мА. С точки зрения безопасности очень важной величиной является так называемый пороговый неотрываемый ток, т. е. минимальное значение тока, которое вызывает на­столько сильные судорожные сокращения мышц, что че­ловек не может самостоятельно освободиться от зажа­того в руке проводника. Среднее значение порогового неотрываемого тока (при прохождении от рук к ногам) для взрослых мужчин — 15 мА, для женщин — 10 мА.

Алессандро Вольта опытным путём установил ряд напряжений метал­лов: Zn, Pb, Sn, Fe, Cu, Ag, Au. Cила гальванического элемента оказывалась тем больше, чем дальше отстояли друг от друга члены ряда. Однако причина этого в те годы была неиз­вестна. Правда, ещё в 1797 г. немец­кий учёный Иоганн Вильгельм Риттер (1776—1810), прославившийся от­крытием ультрафиолетовых лучей, предсказал, что в ряду напряжений металлы должны стоять в порядке уменьшения их способности соеди­няться с кислородом. В случае цинка и золота этот вывод не вызывал сом­нений; что же касается других метал­лов, то надо отметить, что их чисто­та была не очень высока.

В наши дни количество израсходованной электроэнергии измеряет всем знакомый счётчик. Чем больше электричества пройдёт через него, тем больше оборотов сделает диск и тем значительнее показания счёт­чика. Современный прибор, как правило, отградуирован в киловатт-ча­сах (кВт•ч). Однако первый электросчётчик, который придумал в 80-х гг. XIX в. знаменитый американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847— 1931), был совсем другим. В нём применялся принцип электролиза. В те времена использовался постоянный ток напряжением 110 В. На ввод каж­дого потребителя своей электрической компании Эдисон поместил эбо­нитовую коробочку, в которой находились две цинковые пластинки, по­гружённые в водный раствор сульфата цинка. При пропускании тока цинк постепенно переносился с анода на катод, в результате чего массы пла­стинок менялись. ещё Фарадей в 1833—1834 гг. установил, что при про­хождении через раствор соли цинка 96 500 Кл электричества (это чис­ло называется постоянной Фарадея, её точное значение 96 484,6 Кл/моль) на катоде выделяется 32,7 г металлического цинка, т. е. ровно 0,5 моль, поскольку Zn²⁺ —двухзарядный ион. Поэтому по изменению массы пластинок определяли, много ли электроэнергии истратил потре­битель.

МАЙКЛ ФАРАДЕЙ

(1791—1867)

Он не оканчивал университетов, этот гениальный самоучка. Подростком, работая в переплётной мастерской, приводил в порядок растрёпанные фо­лианты. Среди них попадались книги по химии и физике. Читая их, Майкл Фарадей приобрёл первые познания в этих науках. Он стал посещать публич­ные лекции Гемфри Дэви. Тот обратил внимание на пытливого юношу и в 1813 г. взял его в свою лабораторию ассистентом. Ученик оказался из тех, которым суждено было превзойти учи­теля. Уже в 1825 г. он сменил Дэви на посту директора лаборатории, а годом раньше стал членом Лондонского коро­левского общества.

Фарадей вошёл в историю как один из величайших учёных XIX в. «Никогда со времён Галилея свет не видел столь поразительных и разнообразных от­крытий, вышедших из одной головы, и едва ли скоро увидит другого Фарадея», — говорил известный русский фи­зик Александр Григорьевич Столетов.

Первый период его творчества был в основном связан с химией. Впечатляюще выглядит перечень достигнутых результатов. Усовершенствовав способ сжижения газов, Фарадей получил в жидком состоянии хлор, сероводород, диоксид углерода, аммиак и диоксид азота. В 1825 г. из отходов светильно­го газа выделил бензол и изучил его важнейшие свойства. Одним из первых исследовал каталитические реакции, безуспешно пытаясь синтезировать ам­миак из азота и водорода.

Что происходит в растворе при про­хождении электрического тока? Как связано электричество с веществом? Почему при электрохимическом раз­ложении воды водород и кислород выделяются на разных полюсах?

Многие из этих вопросов суждено было решить великому английскому физику и химику Майклу Фарадею. Он прежде всего выяснил, имеет ли электричество, полученное от разных источников, одну и ту же природу. Учёный установил, что электричест­во, возникающее при трении веществ (например, в электрофорной маши­не), а также полученное в гальва­нической батарее, магнитоэлектричество, «животное» электричество (например, от электрического ската), термоэлектричество тождественны по своей природе и различаются лишь количественно — мощностью и напряжением.

Фарадей придумал для новой нау­ки исключительно удачные термины. Согласно Фарадею, процессы элек

трохимического разложения — элек­тролиза — протекают на электродах (от греч. «электрон» и «ходос» — «до­рога», «путь»), В растворе электриче­ство переносится ионами (от греч. «ион» — «идущий»): ионы, несущие положительный заряд (катионы), пе­ремещаются к отрицательно заря­женному электроду — катоду (от греч. «катод» — «путь вниз»), а ионы, несущие отрицательный заряд (ани­оны), направляются к положительно заряженному электроду — аноду (от греч. «анод» — «путь вверх»).