1800 tavaszán igazi mérföldkőhöz érkezett a tudomány: William Nicholson és Anthony Carlisle brit tudósok először figyelték meg, hogy elektromos áram hatására a víz két alkotóelemére, hidrogénre és oxigénre bomlik.
Ez az esemény nemcsak a víz szerkezetének kísérleti igazolása volt, hanem a modern elektrokémia és elektrolízis születésének pillanata is. A jelenséget és folyamatot később Michael Faraday nevezte el elektrolízisnek, és matematikai törvényeivel megalapozta a teljes tudományágat.
Az elektromosság felfedezése
A 18. század utolsó évtizedeiben az elektromosság még új és titokzatos jelenség volt. Luigi Galvani 1780-as évekbeli kísérletei az "állati elektromosságról" inspirálták Alessandro Voltát, aki 1800 elején – egészen pontosan 1800. március 20-án – bejelentette a Volta-oszlop megalkotását. Ez volt az első eszköz, amely képes volt folyamatos és egyenletes elektromos áram létrehozására. A találmány hírét egy levélben küldte el Joseph Banksnek, a Royal Society akkori elnökének Londonba, amely igazi lelkesedést váltott ki a brit tudományos körökben.
A levél hatására William Nicholson (1753–1815), neves természettudós és író, valamint Anthony Carlisle (1768–1840), orvos és sebész, gyorsan hozzáfogtak a Volta-féle áramforrás megalkotásához és kipróbálásához. 1800. május 2-án végezték el azt a kísérletet, amely során két elektródát helyeztek egy savval enyhén kevert vízbe és áramot vezettek rajtuk keresztül.
Ennek hatására:
- az anódon (pozitív elektródán) oxigén szabadult fel,
- a katódon (negatív elektródán) hidrogén szabadult fel.
A folyamat során az elektromos áram szó szerint "szétválasztotta" a vízmolekulákat. Ez volt az első tudományosan dokumentált elektrolízis, és az első bizonyíték arra, hogy elektromos áram kémiai kötéseket is képes megbontani.
Ez az egyszerűnek tűnő kísérlet három fontos dolgot is bebizonyított:
- a víz nem elemi anyag, hanem két másik elem, a hidrogén és az oxigén vegyülete
- az elektromos áram képes kémiai reakciókat kiváltani, és így anyagokat bontani vagy létrehozni
- megnyílt az út az elektrokémiai reakciók és energiaátalakítás rendszeres kutatása előtt
Ez a felfedezés alig két hónappal a Volta-oszlop bemutatása után történt, és szinte azonnal elindította az elektrokémia mint önálló tudományág fejlődését.
Michael Faraday és az „elektrolízis”
A felfedezés hosszú távú tudományos jelentőségét három évtizeddel később, Michael Faraday (1791–1867) munkássága emelte magasabb szintre. Ő 1832 és 1834 között kísérletek sorát végezte el különféle oldatokkal és fémekkel. Ő vezette be az „elektrolízis”, „elektrolit”, „anód”, „katód”, „anion”, „kation” fogalmakat és kidolgozta az elektrolízis két olyan törvényét, amelyek ma is alapvetőek az elektrokémiában.
Gyakorlati örökség és technológiai hatás
A Nicholson–Carlisle-kísérlet és az azt követő kutatások ma is (sőt ma igazán) fontos, alapvető technológiákat alapoztak meg:
- hidrogéngyártás – a mai „zöld hidrogén” előállítása elektrolízissel történik
- üzemanyagcellák működése – fordított folyamatban a hidrogénből és oxigénből víz keletkezik, miközben elektromos energia szabadul fel
- ipari elektrolízis – fémek előállítása (pl. alumínium), elektrolitikus tisztítás, vízfertőtlenítés ...
De gondolhatunk az akváriumi levegőztetésre, az orvosi oxigénfejlesztésre vagy a rakéta-hajtóanyagra is – mind-mind a vízbontás elvén alapuló technológiák.
Így aztán 1800. május 2-án William Nicholson és Anthony Carlisle történelmet írtak: megmutatták, hogy az elektromosság nemcsak fények és mozgás előidézője, hanem a kémiai világ egyik legerősebb alakítója is lehet. Kísérletük eredménye az elektrolízis születése volt – a folyamaté, amely lehetővé teszi, hogy energiát tároljunk, anyagokat tisztítsunk, és új anyagokat hozzunk létre. Faraday révén aztán ez a felfedezés nemcsak laboratóriumi érdekesség, hanem az ipar és a jövő energiagazdálkodásának egyik alapja is lett.
Kapcsolódó posztok
Newton, a különc zseni és a home office
Newton, mint detektív és a világtörténelem legpofátlanabb pénzhamisítója
John Herschel – akit tudta nélkül csapta be a fél világot
Galilei felfedezte, amit nem lett volna szabad
Kolumbusz és a holdfogyatkozás
