История возникновения электрохимии как науки

Оглавление 

1. Введение……………………………………………………………………3
2. Основная часть…………………………………………………………….4
3. Список использованной литературы…………………………………….29

Введение 

   Систематические электрохимические исследования стало  возможным проводить лишь после создания постоянного достаточно мощного источника электрического тока. Такой источник появился на рубеже 18-19 вв. в результате работ Л.Гальвани и А.Вольты. Занимаясь исследованием физиологических функций лягушки, Гальвани случайно создал электрохимическую цепь, состоящую из двух разных металлов и мышцы препарированной лапки лягушки. Когда к лапке, закрепленной с помощью медного держателя, прикасались железной проволочкой, также соединенной с держателем, мышца сокращалась. Аналогичные сокращения происходили и под действием электрического разряда. Гальвани объяснил данный феномен существованием "животного электричества". Иное толкование этим опытам дал Вольта, посчитавший, что электричество возникает в месте соприкосновения двух металлов, а сокращение мышцы лягушки — это результат прохождения через нее электрического тока. Ток возникал и в том случае, когда между двумя металлическими дисками, например цинковым и медным, помещали пропитанный соленой водой губчатый материал (сукно или бумагу) и замыкали цепь. Последовательно соединив 15-20 таких "элементов", Вольта в 1800 создал первый химический источник тока — "вольтов столб".

   Влияние электричества на химические системы  сразу заинтересовало многих ученых. Уже в 1800 У.Николсон и А.Карлейль сообщили, что вода разлагается на водород и кислород, когда через нее пропускают электрический ток с помощью платиновой и золотой проволочек, соединенных с "вольтовым столбом". Наиболее важными из ранних электрохимических исследований были работы английского химика Х.Дэви. В 1807 он выделил элемент калий, пропуская ток через слегка увлажненный твердый гидроксид калия. Источником напряжения служила батарея из 100 гальванических элементов. Аналогичным образом был получен металлический натрий. Позже Дэви, используя ртутный электрод, выделил с помощью электролиза магний, кальций, стронций и барий.

   На  современном этапе в рамках электрохимической  науки существует немало школ. Рассмотрим более подробно некоторые из них.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Казанская школа элекртохимиков 

Эволюция методов электроанализа  в Казани имеет богатую историю. В прошедший ее 60-летний период входит и становление научных школ и научные исследования, и разработки ключевых методов, использование и совершенствование которых привело в итоге к ряду принципиальных достижений, новому пониманию механизмов электрохимических процессов, новым высокочувствительным способам определения следовых количеств веществ, к созданию эффективной по параметру "отношение сигнал - шум" вольтамперометрической аппаратуры, а также к новым технологиям.

Внимание  к этой области науки было проявлено  практически всеми ведущими учеными -химиками с мировым именем второй половины XX столетия, деятельность которых  протекала в основном в высших учебных заведениях, а также и  в академических институтах Казани : химиков - органиков академиков А. Е. и Б. А. Арбузовых , профессоров Г. С. Воздвиженский, А. Ф. Богоявленский, С. М. Кочергиный, В. И. Никулиный. 
 

Александр Ерминингельдович Арбузов 

      А. Е. Арбузов является первым академиком, избранным в Академию наук СССР непосредственно из нашего родного города Казани, и третьим по счету химиком академиком из числа казанских ученых, работавших в стенах Казанского университета после корифеев отечественной химической науки Н. Н. Зинина и А. М. Бутлерова. 

       Академик Александр Ерминингельдович Арбузов - основоположник одного из новейших направлений науки – химии фосфорорганических соединений. Его деятельность была неразрывно связана с прославленной Казанской школой химиков. Исследования Арбузова были всецело посвящены нуждам обороны и медицины 
 

Геннадий Серафимович  Воздвиженский

(1905-1974) 
 
 
 
 
 
 

– крупный  ученый, видный педагог высшей школы, активный общественный деятель. Родился  он 27 августа 1905 г. в г. Царевококшайске  Казанской губернии (ныне г. Йошкар-Ола) двенадцатым ребенком в семье. В этом городе прошли его детские и юношеские годы. Здесь он получил среднее образование. Для получения высшего образования он поехал в Казань, учился в Казанском университете, а затем всю жизнь работал Казанском химико-технологическом институте.

     От Геннадия Серафимовича идет  начало электрохимического образования  в Казани. В 1932 г. состоялся  первый выпуск инженеров-электрохимиков.  Среди выпускников-электрохимиков, которые учились у Геннадия  Серафимовича в те годы, были Кочергин С.М. и Усманов А.Г. Эти выдающиеся люди в последующем очень много сделали для развития нашего вуза, оставили яркий след в его истории. Это, прежде всего, десятки их учеников, разъехавшихся по республикам СССР и по миру.

    Интересные данные в области электрохимии коллоидных систем были получены А.Ф.Герасимовым, обратившим внимание на химическую природу этих систем и на ее связь с электрохимическими свойствами.

    Дальнейшее развитие электрохимия  получила в работах профессора  Г.С.Воздвиженского, под руководством которого состоялись первые выпуски инженеров-электрохимиков КХТИ.

Главная цель этих исследований заключалась  в стремлении проникнуть в химическую сущность электрохимических покрытий, решить вопросы теории и технологии нанесения гальванических покрытий, изучить свойства катодных осадков металлов. Важным результатом этих исследований явилось установление взаимосвязи между условиями электрокристаллизации металлов, процессом одновременного катодного выделения водорода и свойствами получаемых гальванических покрытий. Г.В.Воздвиженский впервые обратил внимание на роль структурно-химических факторов в электрохимии металлов.

     Практический выход исследовательских  работ – характерная черта  научной деятельности Г.С.Воздвиженского. Он развил новую теорию электрохимического полирования металлов, в основу которой были положены представления об электрокристаллизации металлов, определяемой структурой их поверхности. Дальнейшее развитие этой теории привело к разработке технологических рекомендаций по осуществлению не только процессов электрохимического полирования, но и электрошлифования, электрозаточки, анодной резки и электросверления металлов. Эти крупные исследования привлекли внимание и зарубежных ученых.

      Ученик Г.С.Воздвиженского профессор Н.В.Гудин развил новое направление в области электрохимии металлов, в котором процессы электрокристаллизации рассматриваются с использованием представлений структурной химии и электрохимии комплексных соединений. Была разработана целая серия прогрессивных электролитов и даны технологические рекомендации по их использованию в производстве.

     Особое место в деятельности Воздвиженского занимала забота о подготовке научных кадров. И это касалось не только его ближайших сотрудников, но и людей, работавших в других учреждениях. Так, практически все работники кафедры химии КАИ тех лет в той или иной степени обязаны Геннадию Серафимовичу в своем научном росте. У части из них он был оппонентом, другие обсуждали у него на кафедре свои диссертации.

     Воздвиженский был организатором ряда научных конференций, ставших важными вехами в научной жизни страны того времени. Его знали в стране, с ним консультировались специалисты, советовались соискатели ученых степеней. Геннадий  Серафимович организовал, и долгое время регулярно проводил (определяя каждый раз тематику и помогая готовиться выступающим) городской гальванический семинар.

   Геннадий Серафимович создал в системе Татсовнархоза отраслевую научно-исследовательскую лабораторию по защитным и декоративным гальваническим покрытиям, которая стала базой для развития исследований в разных направлениях гальванических технологий, позволяла решать финансовые проблемы в постановке поисковых методических работ.

     Благодаря деятельности Воздвиженского многие годы Казань была одним из заметных центров электрохимической науки в стране. 
 

Кочергин Сергей Михайлович 

(1912–1965) 
 
 
 
 
 

Доктор  химических наук, профессор

Электрохимик, заслуженный деятель науки и  техники республики Татарстан (1961г).

      По окончании в 1935 г. Казанского химико-технологического института работал на Ногинском з-де «Грампластинка» (Московская обл.), в 1938-1941 г. – в Московском химико-технологическом институте. С 1945 г - в Казанском химико-технологическом институте: декан технологического факультета (1946-53), зав.каф. физической химии (1953-1965), проректор по науч. работе (1957-61).

     Труды по исследованию структуры и текстуры электроосажденных металлов и сплавов. С.М. Кочергин разработал методологию изучения структур, впервые дал классификацию различных типов текстур, выявил влияние условий электролиза и размера зерна в процессе совершенствования текстуры, оценил природу текстурированной поверхности при электролизе, определил роль аллотропных переходов.

     С.М. Кочергин положил начало научным направлениям по воздействию ультразвука на электродные процессы, по разработке теории строения двойного электрического слоя, электрохимии неводных растворов полимерных электролитов, по применению радиоактивных индикаторов для анализа состава сплавов.

     С.М. Кочергин – участник Великой Отечественной войны, Награжден орденами Ленина, Красной Звезды, медалями. 
 

Если  говорить о сегодняшнем дне, то научная работа студентов, аспирантов и преподавателей кафедры, в основном, проводится в рамках пяти научных разделов:

      Теория электроосаждения металлов  и сплавов из комплексных электролитов  с добавками ПАВ (рук. проф. Н.В. Гудин, проф. Н.Б. Березин).

Теория  технологических процессов функциональной гальванотехники (рук. проф. Р.А.Кайдриков, проф. Б.Л. Журавлев).

Электрохимические методы мониторинга прогнозирования  и защиты конструкционных материалов в условиях воздействия агрессивных  сред (рук. проф. Журавлев Б.Л. , проф. Р.А. Кайдриков).

Теория  и практика электрофизических методов  обработки поверхности материалов (проф. Р.А. Кайдриков).

Моделирование процессов формирования и коррозионного  разрушения электрохимических металлопокрытий (рук. проф. И.Н. Андреев). 
 

Гудин Николай Васильевич  
 
 
 
 
 

Доктор  химических наук, профессор

- профессор кафедры технологии электрохимических производств (ТЭП) Казанского государственного технологического университета (КГТУ), доктор химических наук

Выпускник Казанского государственного университета (1941 г.). Работает в КХТИ (КГТУ) с 1947 года.

     Область научных интересов: электрохимическое осаждение металлов и сплавов из растворов, содержащих комплексные соединения, в условиях постоянного и импульсного тока; электрохимическая технология (функциональная гальванотехника, перспективные технологии получения функциональных гальванических покрытий металлами и сплавами), новые научные направления в функциональной гальванотехнике, перспективные технологии поверхностной обработки материалов); педагогика высшей школы (воспитание творческой личности студента с высокой интеллектуальной ответственностью за ноо-экологические последствия в своей профессиональной деятельности).

     Руководит темой: "Электроосаждение металлов и сплавов с d-структурой из электролитов, содержащих комплексы и ПАВ" (медные, цинковые, никелевые, оловянные покрытия и покрытия сплавами цинк-медь, цинк-никель, олово-никель). Выясняет роль объемного и поверхностного комплексообразования при катодном выделении металлов и сплавов. Соавтор 9 изобретений.         

     Опубликовано более 300 научных работ.

     Основные публикации:

Березина  С.И., Гудин Н.В. Роль комплексообразования и протонного влияния при электроосаждении металлов. Журнал ВХО им.Д.И.Менделеева, 1988. Т.33, вып.3. С.382;

Гудин Н.В., Гаранина И.И. Латунирование из глицинатно-этилендиаминового электролита. Защита металлов, 1985. Т.25, вып. 6. С.94.

Березина  С.И., Гудин Н.В., Березин Н.Б. Протонное  влияние при электроосаждении блестящих  цинковых покрытий. Защита металлов. 1985. Т.21, вып. 4. С. 572.

     Краткая биография:

Дата рождения - 9 мая 1916, д.Сушковшина Оричевского р-на Кировской обл.

1928 - окончил  Крысовскую начальную школу. 

1932 - окончил  школу колхозной молодежи в  с. Истобенске.

1935 - окончил  с отличием Истобенский зооветеринарный  техникум.

1935-1936 - работал помощником ветеринарного врача в лечебнице (г. Халтурин Кировской обл.).

1936-1937 - заведующий Халтуринской мясо-молочной  контрольной станции. 

1941 - окончил  с отличием химический факультет  КГУ по специальности “ Физическая  химия и электрохимия”. 

1941-1947 - мастер, начальник мастерской, зам. начальника гальванического цеха Казанского авиационного завода им. С.Горбунова.

1947-1951 - аспирант кафедры неорганической  химии КХТИ.

1951-1956 - ассистент той же кафедры. 

1953 - защитил  диссертацию на соискание ученой степени кандидата химических наук.

1956-1972 - доцент, и.о. профессора, руководитель  курса технологии электрохимических  производств КХТИ.

1971 - доктор  химических наук.

1973 - профессор. 

1976 - заслуженный  деятель науки и техники ТАССР. 

1986 -  заслуженный деятель науки и техники РФ.

1972-1988 - зав. кафедрой “Технология электрохимических  покрытий” (ТЭП).

С 1988 - профессор  кафедры ТЭП.

     Член Научного совета по электрохимии и коррозии РАН СССР (г. Москва), член экспертного совета ВАК СССР (1982-1991, г. Москва), член 2-х диссертационных советов, председатель методической комиссии технологических специальностей, член учебно-методической комиссии при Ученом совете КГТУ, член редколлегии журнала “Защита металлов” (Москва) и редколлегии “Вестник научных трудов” (КГТУ), ответственный редактор межвузовского сборника “Прикладная электрохимия (1972-1997), член Правления Дома ученых (1982-1998), руководитель семинара по гальванотехнике (на протяжении 20 лет).

     Область научных интересов Николая Васильевича обширна и многогранна, но все же можно выделить одно из направлений, которому он уделял наибольшее внимание и чему посвящены основные научные труды. Это «Роль комплексообразования в процессах электрохимического осаждения металлов и сплавов».

     Н. В. Гудин положил начало систематическим исследованиям в области электрохимии металлов, направленным на практическое использование роли объемного и поверхностного комплексообразования при получении гальванических покрытий металлами и сплавами, а также регулирования функциональных свойств таких покрытий. Развиваемое им актуальное научное направление позволило создать профессору Гудину Н. В. научную школу, оказавшую заметное влияние на развитие электрохимии металлов в гальванотехнике.

     Н. В. Гудиным выполнена большая серия работ по изучению состава и электрохимического поведения комплексов, наиболее применяемых в гальванотехнике металлов. В этих исследованиях он одним из первых в электрохимии металлов применил такие методы исследования как: электронный и ядерный магнитный резонанс, а также сконструированные под его руководством индикаторные копланарные микроэлектроды, позволяющие получать информацию о концентрационных характеристиках непосредственно в зоне электрохимической реакции.

     Развитые Н. В. Гудиным представления о различном механизме поверхностного комплексообразования d-элементов, позволили углубить сведения в области электрокристаллизации металлов и сплавов.

     Названные выше, а также другие научные разработки профессора Н. В. Гудина, были положены в основу созданных и используемых в производстве новых прогрессивных электролитов меднения, латунирования, цинкования, кадмирования, лужения, а также получения специальных, легированных хромом и никелем гальванических покрытий.

     Н. В. Гудин – автор более 300 работ и авторских свидетельств. Под руководством проф. Гудина Н. В. подготовлено и защищено 4 докторских и более 40 кандидатских диссертаций. Николай Васильевич всегда активно участвовал в научной, научно – методической и общественной жизни университета. В разные периоды жизни он исполнял обязанности:

члена Научного Совета по электрохимии и  коррозии РАН (Москва);

члена Экспертного Совета ВАК СССР (1982 –1991 годы, Москва);

члена 2х диссертационных советов при  КГТУ;

члена редколлегии журнала «Защита металлов» (Москва);

ответственного  редактора межвузовского сборника «Прикладная электрохимия» (изд. КХТИ-КГТУ (1972-1997 годы)); Руководителя семинара по гальванотехнике в г. Казань на протяжении 20 лет (до 1982 года).

Кайдриков Рустем Алиевич  
 
 
 
 
 
 

Доктор  технических наук, профессор

- заведующий  кафедрой технологии электрохимических  производств (ТЭП) Казанского  государственного технологического  университета (КГТУ), заслуженный деятель  науки и техники Республики  Татарстан, доктор технических наук.

     Область научных интересов: Прикладная электрохимия, гальванотехника, моделирование процессов электроосаждения, разработка конструкций аппаратов для электроосаждения металлов и сплавов на мелкие детали, коррозия металлов.

      Научные разработки, выполненные под руководством профессора Кайдрикова Рустема Алиевича:

Установка для нанесения металлических  покрытий на разнотипные мелкие детали;

Установка и способ испытаний на коррозионную стойкость многослойных гальванических покрытий;

Технологический процесс и установка для электрохимической заточки игл;

Проведение  ускоренных коррозионных испытаний  материалов и покрытий;

Технологический процесс и установка для прецизионного  прочностного хромирования мелких деталей;

         Технология нанесения коррозионно-стойких покрытий плазмохимическим методом на узлы           насосов;

Защита  от коррозии воздуховодов в производстве СПС;

Локальное восстановление металлических поверхностей узлов нефтехимического оборудования; Защита от коррозии прессформ для вулканизации автомобильных шин;

Комплексная защита от коррозии нефтеналивных резервуаров;

ВЧ - плазменная осушка и активация в производстве катализатора.

   Педагогическая деятельность: читает курсы лекций "Химическое сопротивление материалов", "Теоретическая электрохимия", "Основы проектирования электрохимических производств". Подготовил 4 кандидатов наук, 1 доктора наук»

Автор 10 изобретений, опубликовал более 100 научных работ.

    Основные публикации:

Р.А. Кайдриков. Особенности электроосаждения гальванических покрытий на подвижные многоэлементные электроды. Зашита металлов. 1989. Т. 25. С. 355-366.

Р.А.Кайдриков, Б.Л. Журавлев и др. Влияние условий  перемешивания деталей в барабане на равномерность гальванических покрытий 3ащита металлов. 1989. Т. 25. С. 312-314.

Кайдриков Р.А., Журавлев Б.Л. Питтинговая коррозия нержавеющих сталей в условиях нестационарной поляризации. Конгрес "Защита-92". Расширенные тезисы докл. Москва.

Н.В. Гудин, Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев . Кафедра  технологии электрохимических производств: подготовка специалистов, наука технологии. Вестник Казанского технологического университета.1998, № 1, 19-25.

Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев , Н.В. Бурмистров. Защита нефтеналивных резервуаров от коррозии на стадии производства. Вестник Казанского технологического университета.1998, № 1, 25-27.

     Краткая биография:

Дата  рождения - 3 марта 1946 г., в г. Казань.

1959 - окончил  7 классов средней школы №98 г.  Казани.

1963 - Казанский  авиационный техникум,

1969 - механический факультет КХТИ по специальности “Оборудование химических заводов” (ОХЗ).

1969-1970 - лаборант кафедры ОХЗ. 

1970-1972 - ассистент кафедры автоматизации  производственных процессов. 

1972-1976 - ассистент кафедры технологии  электрохимических производств (ТЭП).

1975 - защитил  диссертацию на соискание ученой  степени кандидата технических  наук.

1977-1988 - доцент кафедры ТЭП. 

1981-1982 - учебный год стажировки в США  в технологическом институте  штата Джорджия.

С 1988 - зав. кафедрой ТЭП КХТИ.

1988 - доктор технических наук.

1988 - профессор. 

С 1988 - зав. кафедрой технологии электрохимических  производств.

1997 - заслуженный  деятель науки и техники РТ.

Журавлев Борис  Леонидович 
 
 
 
 
 
 
 

Доктор  химических наук, профессор

   Область научных интересов:  Теоретическая и прикладная электрохимия, коррозия,

гальванотехника, моделирование стохастических процессов  электрохимического осаждения и  растворения металлов.

     Педагогическая деятельность: Профессор Журавлев Борис Леонидович работает в Казанском государственном технологическом университете с 1969 года. В 1977 году он защитил кандидатскую, а в 1993 году докторскую на тему: “Динамика локальных стохастических процессов электрохимического осаждения и растворения металлов. Научную стажировку Журавлев Б.Л. проходил в Высшем химико-технологическом институте г.София (Болгария). Журавлев Б.Л. является известным ученым в области локальных электрохимических процессов осаждения и растворения металлов, защиты металлов от коррозии. На основе предложенных им подходов были разработаны новые способы и устройства, обеспечивающие экономию металлов в процессах электрохимического осаждения и повышение долговечности изделий при коррозии металлов. Журавлевым Б.Л. были построены математические модели локальных электрохимических процессов и разработан количественный подход к прогнозированию коррозионной стойкости многослойных гальванических покрытий; созданы новые эффективные методы ускоренных коррозионных испытаний пассивирующихся металлов и многослойных гальванических покрытий, разработан новый подход к повышению коррозионной стойкости пассивирующихся металлов и сплавов. За разработку количественного подхода к прогнозированию коррозионной стойкости многослойных гальванических покрытий Комитет ВДНХ СССР наградил Журавлева Б.Л. бронзовой медалью. Журавлев Б.Л. ¾ автор ряда научно-технических

работ, имеющих народнохозяйственное значение выполненных для предприятий  машиностроительного комплекса. В  настоящее время, он является одним  из руководителей работ по повышению  коррозионной стойкости и долговечности нефтяных резервуаров. Журавлев Б.Л. с 1997 года является деканом факультета химических технологий. Под его руководством разработаны новые учебные планы подготовки специалистов кафедрами ТНВиМ, ТЭП, подготовки бакалавров и магистров. В настоящее время он является председателем методической комиссии университета по самостоятельной работе студентов, членом квалификационного диссертационного совета университета К06301(КГТУ) и Д018.09.01 (Институт среднего профессионального образования РАО). Журавлевым Б.Л. разработаны 4 курса лекций. Он в полном объеме выполняет учебную нагрузку, читает четыре спецкурса. Журавлевым Б.Л. является высококвалифицированным преподавателем. Он читает лекции по курсам : “Теория технологических процессов электрохимического производства”, ”Теоретические основы коррозионных процессов”, ”Методы исследования коррозионных процессов” для студентов факультета химической и биологической технологии, проводит консультации, принимает зачеты и экзамены, руководит курсовыми и дипломными проектами студентов, является членом ГАК. Под руководством профессора Журавлева Б.Л. защищено 4 кандидатских диссертации. В настоящее время он осуществляет научное руководство тремя аспирантами. Им опубликовано 150 научных работ в отечественной и зарубежной печати, в том числе 3 учебных пособия, 10 авторских свидетельств.