電気分解の歴史 – ウィキペディア

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電気分解の歴史 電気分解の発見につながった最も重要なステップと、技術的な応用における以下の進歩を説明しています。

電解、新しい合成、つながり、要素の発見、最初の理論 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

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最初の有用で強力なバッテリーであるVolポケットコラムは、1799年にイタリアの物理学者Alessandro Voltaによって完成しました。より長い電流の流れを持つことが初めての緊張の原因でした。 1800年、ヴォルタは王立協会のジョセフ・バンクスの大統領に発見を報告しました。最初の電極は同じ年に行われました。ウィリアム・クルーシュシャンクは塩水を分解しました。ウィリアム・ニコルソンとアンソニー・カーライルは、ヴォルタシェン・ペールからの電気の水が2：1の比率の2つのガスで作られていることを示しました。ヨハン・ウィルヘルム・リッターは、明るいガスサンプルを介して、白リンを介して2つのガスが水素と酸素であることを示すことができました。

早くも1799年、Ritterは2つの金属シートで異なる電圧チェーンをまとめたため、ボリーズから高貴な金属までの最初の一連の緊張を得ることができました。リッターはまた、化学反応がガルバニック世代の発電で行われることを認識しました。 [初め] Humphry Davyは、ラッカー音楽を使用して酸とベースの形成を調べ、電気分解の過程でイオンのハイキングを研究することができました。

ヨハン・ウィルヘルム・リッターによる水電解

TheodorGrotthuß（1785–1822）は1805年に水生産の最初の理論を述べました。彼は、張力が陽性の水素粒子と負の酸素粒子を生成すると仮定した。しかし、この理論によれば、電解沈着に対する塩、酸、塩基の影響は不明のままでした。
1802年、HisingerとJönsJakobBerzeliusは、テーブル塩から電気化学的方法で塩素酸塩を受け取りましたが、結果はまだ最終的に占有できませんでした。しかし、1847年には、コルベは塩素酸塩酸からの塩素酸塩の形成も確認しました。 HisingerとBerzeliusは、分子（原子）には陽性と陰性の極（電気陽性、電気陰性）があると疑っていました – 磁石に似ています。

ハンフリー・デイビーは、正と負の極が2つの別々の容器にあるテストの配置を開発しました。そのため、彼は、弱い水酸化ナトリウム溶液が、陰性極の硫酸ナトリウム溶液と陽性極の弱い硫酸から形成されることを示すことができました。 1805-1807に、彼はまた、プラチナスプーンをカソードとして使用して、プラチナワイヤの正の電極として使用して、溶融塩の電解を調べました。彼は1807年に溶けた苛性カリ、すなわち水酸化カリウムの電気分解でカリウムを発見しました。少し後に彼は苛性ソーダから金属ナトリウムを受け取りました。これらの金属は簡単に火を開始したり、大気酸素との反応を駆け抜けたりすると、この発見はかなりの興奮と関心を引き起こしました。 1808年、デイビーは金属マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを作りました。 [2]

イムローマ 金属 電気化学の歴史的人格は、カール・アロイのシェンジンガーによって興味深い形で提示されました。

1832年から、マイケル・ファラデーは電気分解をより正確に検討しました。特定の時間単位の後に隔離された量の物質（コウロメーター）を比較検討することにより、彼は一定の張力で電気量（電荷量、クーロンa*s）を決定することができました。彼の後、ファラデー定数は後に命名されました。これは、電荷量と隔離された量の物質を関係に置きます。1分子の布（銀）を分離するには、約96485クーロンの電荷量が必要です。ロック解除するイオンが数回ロードされている場合、対応する荷重の全数でイオンの複数の電荷を考慮する必要があります。実装された質量のこれらの依存関係は、負荷の量とモル質量に関する依存関係がファラデーの法律と呼ばれるようになりました。ファラデーはまた、陽イオンとアニオンについてのテーブルをまとめました。ファラデーはまた、結果を説明するために必要な多くの用語を作成し、ケンブリッジのウィリアム・ウェウェルの哲学者と数学者から助言しました。そこで彼らは、ファラデーの作品1832/1834で公開された、電極、電極、電解質、アノード、カソード、アニオン、およびケイトを新しい用語に形作りました。

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1835年、ジョン・フレデリック・ダニエルは、銅溶液に銅シートを浸し、亜鉛硫酸塩溶液に亜鉛シートを浸しました。彼は両方の半細胞を横隔膜（トンディアフラグマ）で分離しました。ダニエルの要素は、数年間、最も重要な電気エネルギー源となっています。
1843年、ロバート・ブンセンは、亜鉛板と希釈硫酸中の特別な石炭を備えた非常に安価なバッテリーを作りました。シーメンスのヴェルナーによるダイナモのダイナモまで、電流の最良の源でした。

チャールズ・ホイートストーンは抵抗を決定するために橋回路を開発し、ヨハン・クリスチャン・ポグゲンドルフは緊張を決定するためにポグゲンドルフの補償を発明し、フリードリッヒ・コールラウシュは、交互の電流、キャベツラッシュ根法、電流を使用して電極の偏光なしで電解液を測定する方法を開発しました。 [3] そのため、電解溶液の導電率を調べることができます。

ヨハン・ウィルヘルム・ヒトルフ、1853年に彼の電解研究 [4] 開始すると、電気分解で認識されたイオンの異なる移動速度が高架を導入しました。 [5] Friedrich Kohlrauschは、濃縮された濃度希釈塩溶液の濃度の導電率を調べ、塩濃度からのガイド値と根のグラフィック適用を通じて線形接続を決定することができました。
高い希釈で、各イオンには非常に特徴的な導電性値があります。 Kohlrauschはモル導電率を導入しました。 [6]

Svante ArrheniusとWilhelm Ostwaldは、水溶液中の弱酸、塩基、塩の導電率を調べました。 [7] Jacobus Henricus vanの知識に基づいて構築することで、浸透圧と液体の凍結点低下が溶液のイオン性の個々の粒子の数に比例していることを望んでいます。酸強度に応じて、イオン形態の酸の一部のみがあります。 Ostwald（1881）は、濃度と酸強度に応じて導電率を計算するための法律（Ostwald希釈法）を導き出しました。 [8]

1923年、Petrus Debye、ErichHückel、およびLars Onsagerは、溶液の誘電率とのイオンの相互作用を計算し、導電率のさらに正確な数学理論を作成することができました。
解離を知ること、水溶液のイオン導電率は、pHの決定、電気学の販売制御、未知の濃度の溶液の塩分の決定にとって非常に重要でした。

Max Julius Le Blancは、通常の溶液からのファブリック分離の電圧値（分解電圧）を決定しました [9] 個々の電極電位を決定する方法を見つけました [十] また、電気分解にオシロスコピック電気時間測定を導入しました。 [11]

電気化学的研究に基づいて、ヘルマン・フォン・ヘルムホルツは、エネルギー、自由エンタルピー（化学反応後の反応力、熱発達、秩序の状態）、および温度へのバランスの依存性という用語を形作りました。

Walther Nernstは、酸化と還元プロセスの電解質濃度を調べ、カソード上の金属分離とアノード金属の分解能について理解できる説明を見つけました。 [12番目] [13] NERT方程式を使用した電解質濃度に基づいて、個別の緊張と電気化学的レドックス等量の重量を決定できます。

Nernstは、水素塩酸の水素で洗浄したプラチナ電極の半細胞を、水素形成、標準的な正常電位0 Vとのバランスをとっています。
拡散プロセスを説明するときでさえ、コトレルの隣に先駆者がいました。 [14] [15] [16]

ジュリアス・タフェルは、電極の過電圧（電気化学）を扱い、それらのために数学的な言葉遣いを開発しました。 [17]

Oliver Wolcott GibbsとAlexander Classenは、電気測定による水溶液中の金属イオンの定性的および定量的材料分離の基本を開発しました。 [18]

19世紀後半の理論の技術的使用と進歩 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

ホールヘロルトプロセスにおけるアルミニウムの電解抽出

1851年、C。Wattは、塩溶液で作られた塩素酸塩の電解産生のために、細胞の英語特許を受け取りました。しかし、彼はまだダイナモを持っていなかったので、それはまだ使用されていません。 1886年以降、塩素酸塩が電気的に生産されたのは1886年でした。ちなみに、マイケル・ファラデイにも基づいていた強力な電気発電機の発明によれば、1866年にダイナモ電気の原則を使用したヴェルナー・フォン・シーメンスによって、電流が安価になりました。世紀の変わり目の前の数年間、技術的な電解の嵐の発展がありました。1870年から、銅はイギリスのフランスでドイツで電解的に得られました。 1875年、エミール・ウォールウィルは、北ドイツの植婦において銅、銀、金の洗練を改善しました。ドイツの銅生産の重要な場所は、ハンブルクのマンスフェルド、オッカー、北ドイツのアフィナリー（今日のaurubis AG）でした。銅の精製は、1892年から米国で始まりました。 1910年、米国の電解銅生産はすでに400,000トンを超えていました。

1890年、ハミルトン・キャストナーは、溶けた水酸化ナトリウムの電気分解のために彼にちなんで名付けられた細胞を導入しました。ここでは、ニッケルチューブで作られたアノードの中央に位置する円筒形のカソードは、鉄のワイヤネットワークシリンダーによってアノードから分離されています。集合的なベルが得られるナトリウムを引き受けます。 [19] 1892年、ハミルトン・キャストナーは、米国のクロラルアルカリ電解とオーストリアのカール・ケルナーのアマルガム手続きを発明しました。水銀の形成は、高い過電圧によって水素の形成が防止される一方で、ナトリウムが水銀カソードにアマルガムとして溶解することを利用しています。 1890年、塩素アルカリ電解の最初のシステムは、ダイアフラムに従ってイグナッツストローフの方向の下でグリーズハイムの電子化学工場に建設されました。早くも1908年には、この手順に従って50,000トンの水酸化ナトリウムを生成できました。 [20]

アルミニウムの電解抽出に関する最初の研究は、ロバート・ブンセンとセント・クレア・デビルによって行われました。 [21] 1886年、オハイオ州のポール・ルイ・トゥーサン・ヘロルトとチャールズ・マーティン・ホールは、アルミニウムを獲得するための電気分解度法を開発しました。企業は2年後に設立され、1900年には80,000トンのアルミニウムがすでに電解型で入手されていました。この手順では、酸化アルミニウムが解くヘキサフルオロアルミネートナリウムの溶けた凍結リオリスを使用します。電気分解は約950°Cで行われ、アルミニウムは電気分解細胞の底に収集されます。

電気分解手順を使用した生産は、多くの場合、第二次世界大戦中の景気後退まで強力な成長を示しました。たとえば、1940年に米国で600,000トン以上の塩素が生産されました。当時、過酸化水素も電気的に産生され、硫酸が電解されていました。ペルオキソ – 酸素酸と過酸素濃度またはその塩が生成されます。これは、水で過酸化水素に加水分解できます。ただし、この手順は1945年から化学製造方法に置き換えられました。

1940年代に始まったポテンティオスタットの発展 [22] これにより、エレクトロリセンを含む電気化学試験は、カウンター電極のプロセスが潜在的な測定に影響を与えないため、電極プロセスの以下の探索を受精させないため、よりよく制御された条件下で調べることができます。

20世紀後半の改善と新しい合成 [ 編集 | ソーステキストを編集します ]

1968年、たとえば二酸化ルテニウムを使用したコーティングチタンで作られたビール電極。これらは、グラファイトとは対照的に電解塩素産生の選択の材料になり、その表面が徐々に酸化され、したがって除去され、摩耗が少ないため、これらはすぐに電解塩素産生のために最適な材料になりました。
1960年代の終わりに、デュポンは、「ナフィオン」の下で完全にフッ素化されたポリマーで作られた「ナフィオン」イオン交換器膜を「ナフィオン」と開始しました。これにより、電気分解の膜手順の開発が可能になりました。
20世紀の過去数十年で、塩素生産の目的を伴う電気分解はかなりの上昇を遂げました。これは、製紙業界における繊維フレンドリーで効果的な漂白剤としての二酸化塩素の需要の増加に基づいていました。二酸化塩素を輸送できないため、通常、塩素酸塩と二酸化塩素は現場で製造されます。

1960年代半ばに、ナイロンに対する強い需要により、モンサント企業はナイロン生産に必要なヘキサンダイマンの予備段階の生産のための電解処置を開発しました：アクリルニトリル（プロパニール）からのオボニトリル（ヘキサンディニトリル）の電解合成。アクリルニトリルは、プロトン化下で減少し、減少します。触媒水素化は、希望のヘキサンジアミンを与えます。

カソードに水素が生成されないが、代わりに酸素が実装され、電圧が大幅に小さいため、エネルギーを節約できる水溶液のエレクトロリセン。酸素を十分な量でカソードに持ち込む必要があるため、特別な電極が必要なため、ガス拡散電極が覆われています。 2003年の終わりに、BrunsbüttelのBayer AGは、年間20,000トンの塩素を生成できる酸素消費カソードを備えた塩酸電解システムを搭載しました。 [23]

  • 1791-ルイージ・ガルバニは「筋肉の動きにおける電気の力について」報告している
  • 1791 -Alessandro Voltaは電気に関する彼の仕事から始まります
  • 1799 -Alessandro Voltaが最初の強力なバッテリーであるボリューム列を完成させます
  • 1800 -voltaは、「さまざまな種類の先行物質の単なる接触に励まされている電気について」という題名のフランス語で書かれた手紙で報告しています。ジョセフ・バンクスir
  • 1800-ウィリアム・クルックシャンク、ヨハン・ウィルヘルム・リッター、ウィリアム・ニコルソン、アンソニー・カーライルが最初の電極を遂行します。
  • 1802 -HisingerとJönsJakobBerzeliusは、テーブル塩から電気化学的経路で塩素酸塩を生産します
  • 1802 -William Cruickshankは、シリーズの生産を通じてVol Pocketコラムを改善します
  • 1807-ハンフリーデイビーはナトリウムとカリウムを生成します
  • 1808-ハンフリーデイビーはマグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウムを受け取ります
  • 1818-ハンフリーデイビーは炭酸リチウムの電気分解によりリチウム金属を受け取ります
  • 1848-ヘルマン・コルベは、バレリア酸（ペンタン酸）の電気分解に関する結果を公開しています
  • 1849 -Hermann Kolbeは、他の有機化合物の電気分解について報告しています。彼はzを提供します。 B.酢酸からのエタン;それによれば、アルカンの産生のためのカルボン酸の電気分解は、コルベ電解と呼ばれます。
  • 1851 -C。ワットは、塩素酸塩の電解生成のためにセルで英語の特許を受け取ります
  • 1855 -Robert Wilhelm Bunsenは、塩化リチウム溶融物の電気分解により大量のリチウム金属を受け取ります
  • 1864-アメリカの化学者オリバー・ウォルコット・ギブス（1822–1908）は、定量分析のために電気分解を使用しています。金属の量または濃度、例えばB.銅。したがって、彼は電気測定を正当化します。
  • 1867-ヴェルナー・フォン・シーメンスは、電気エネルギーの効率的な提供が可能な彼のダイナモを提示します
  • 1884–1887 -Svant Arrheniusが電解解離の理論を開発する
  • 1885 -Breuerは横隔膜を開発します
  • 1886-アンリ・モイサンはフッ素を発見します
  • 1886年、オハイオ州とポール・ヘロルトのチャールズ・マーティン・ホールは、アルミニウムの生産のための電気分解手順を発見します。
  • 1889-Walther Nernstは、彼にちなんで名付けられたNernst方程式を公開しています。
  • 1890イングリエシム、水酸化ナトリウム溶液の技術的抽出のための最初のクロラルカリ電解が操作されます
  • 1891 -Max Julius Le Blanc（1865–1943）は電解質の分解に取り組んでいます
  • 1890-ハミルトン・キャストナーは、溶けた水酸化ナトリウムの電気分解に細胞を導入します
  • 1892-ハミルトン・キャストナーとカール・ケルナーは水酸化ナトリウムの生産のための水銀細胞の特許を登録します
  • 1902 -Max Julius Le Blancがクロム電解彼女を浸透させる
  • 1968 -Henri Bernard Beer特許電極でコーティングされたチタンで作られたこれらは、塩素産生のためにエレクトロリセンを改善します
  • 2003 -Brunsbüttelでは、Brunsbüttelで酸素消費カソードを使用した最初の技術的電解が動作します。
  1. ↑ 実験化学ハンドブック、セカンダリエリアII、Aulis Verlag Deubner＆Co。KG、Cologne 1994、ISBN 3-7614-1630-X、p。12ff。
  2. ↑ A. F.ホレマン、E。ウィバーグ、N。ウィバーグ： 無機化学の教科書。 91st -100th、改善され、大幅に拡張されたエディション。 Walter de Gruyter、Berlin 1985、ISBN 3-11-007511-3。
  3. ↑ ワイド。年代記 17 、642（1882）。
  4. ↑ ポール・ディープゲン、ハインツ・ゲルケ： Aschoff/Diepgen/Goerke：医学の歴史に関する概要テーブルの短いテーブル。 7日、新しく処理された版。 Springer、Berlin/Göttingen/Heidelberg 1960、p。35。
  5. ↑ Poggendorf Annals 89,98,103,106 （1853,1859）。
  6. ↑ ワイド。年代記 6 、1（1879）、 26 、213（1885）。
  7. ↑ Arrhenius、物理化学のための雑誌、 初め 、631（1887）。
  8. ↑ Journal of Physical Chemistry、 2 、270（1888）。
  9. ↑ Journal of Physical Chemistry 8 、299（1891）。
  10. ↑ Journal of Physical Chemistry 12番目 、333（1893）。
  11. ↑ M. Le Blanc：Bunsen Societyの論文 3 （1910）。
  12. ↑ Journal of Physical Chemistry 4 、129（1889）。
  13. ↑ Journal of Physical Chemistry 2 、617（1888）。
  14. ↑ Journal of Physical Chemistry 47 、52（1907）。
  15. ↑ F. G.コトレル、物理化学のための雑誌 42 、385（1903）。
  16. ↑ H. Jahn、Journal of Physical Chemistry 26 、408（1898）。
  17. ↑ Journal of Physical Chemistry、 50 、641（1905）。
  18. ↑ W.ヤンセン：実験化学ハンドブック – セカンダリエリアII、Aulis Verlag Deubner＆Co。KG、Cologne 1994、p。26。
  19. ↑ A. F.ホレマン、E。ウィバーグ、N。ウィバーグ： 無機化学の教科書。 91st -100th、改善され、大幅に拡張されたエディション。 Walter de Gruyter、Berlin 1985、ISBN 3-11-007511-3、p。932。
  20. ↑ Bolko Flintjer：実験化学ハンドブック – セカンダリーレベルII、p。308、Aulis Verlag Deubner＆Co。KG、Cologne 1994。
  21. ↑ Poggendorfs Ann。 92 、648ページ（1854）。
  22. ↑ A.ヒックリング： 電極分極の研究。パートIV.-作業電極のポテンシャルの自動制御 。の： ファラデー社会の取引 。 38年、1942年、 S. 27–33 、doi： 10.1039/tf9423800027 。
  23. ↑ J.キントラップ、 電解におけるガス拡散電極 （ 記念 の オリジナル 2011年1月21日から インターネットアーカイブ ）） 情報： アーカイブリンクは自動的に使用されており、まだチェックされていません。指示に従ってオリジナルとアーカイブのリンクを確認してから、このメモを削除してください。 @初め @2 テンプレート：webachiv/iabot/www.aktuelle-wochenschau.de
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