Azon elméletet, amely vélekedésem szerint hiteles magyarázatát adja az elektrokémiai bomlás tényeinek, s amelyet ezen elõadások egy korábbi sorozatában részleteztem, a legutóbbi haladásra való tekintettel jelentõsen módositani kell. Az eredmények kifejtése során komoly nehézségekkel találtam szembe magam, melyeken szerintem úgy lehet úrrá lenni, ha körülhatároljuk bizonyos általánosan használt kifejezések értelmét, illetve újakat vezetünk be. Ilyen például a pólus kifejezés, a vonzás és a taszítás hozzá kapcsolódó elképzelésével együtt. Az általánosan használt frazeológia szerint a pozitív pólus vonzza az oxigént, illetve a savakat stb., vagy óvatosabban fogalmazva ez determinálja ezek kifejlõdését saját felületén; hasonló módon hat a negatív pólus a hidrogénre, az éghetõ anyagokra, a fémekre, illetve a bázisokra. Nézetem szerint ez a meghatározó erõ nem a pólusokban, hanem a bomló anyagok belsejében van; s így az oxigén, illetve a savak e testek negatív, míg a hidrogén, a fémek stb. a pozitív "végén" fejlõdnek, keletkeznek.

A zavar és a mellébeszélés elkerülésére, valamint az eddig megszokottnál pontosabb terminológia kiejlesztése érdekében két barátommal is átgondolva a felmerülõ kérdéseket, az alábbi új, illetve újonnan definiált kifejezések használatát javaslom. A pólusok, amint általában nevezik õket, csupán azok az "ajtók" vagy "utak", melyeken át az elektromos áram belép a szétbontandó testbe, illetve elhagyja azt; s melyek természetesen, amikor érinkezésben vannak vele, ez utóbbi test kiterjedésének határát képezik az áram irányában. E kifejezést általában a bontandó anyaggal érintkezésben lévõ fémfelületekre alkalmazzák; de általánosságban levegõ-, illetve vízfelületekre is alkalmazható, melyeken, véleményem szerint, elektrokémiai bomlás végbemenetele erõsen kétséges. A pólus szó helyett javaslom az elektród [1] kifejezés használatát, amely alatt olyan anyagot vagy inkább felületet értek, amely lehet levegõ, víz, fém vagy bármi más, s az áram irányában határolja a bontandó anyag kiterjedését.

Azok a felületek, melyeken át az általánosan használt frazeológia szerint az elektromos áram belép a felbontandó testbe, illetve elhagyja azt, a legfontosabb történések helyszínei. Igen fontos ezért, hogy pontosan megkülönböztessük ezeket a pólusoktól, melyekkel legtöbbször, illetve az elektródoktól, melyekkel mindig érinkezésben vannak. Nevezzük ezért anódnak [2] azt a felületet, amelyen át az elektromos áram, mai tudásunk szerint, érkezik: ez a felbontandó test negativ "széle"; itt fejlõdik az oxigén, a klór, a savak stb.; s a pozitív elektróddal áll szemben. A katód [3] az a felület, amelyen át az elektromos áram elhagyja a felbontandó testet, ez annak pozitív "széle"; itt fejlõdnek az éghetõ anyagok, fémek, alkáliák és a bázisok, s ez a negatív elektródhoz kapcsolódik.

Úgy vélem, a jelen okfejtés alkalmat ad arra, hogy a testeket elektromos viselkedésükbõl kikövetkeztethetõ rokonságuk alapján osztályozzam; s mivel ezt akként akarom megtenni, hogy az ez alkalommal használt kifejezések egyszersmind ne tartalmazzanak hipotetikus elemeket, ezért az alábbi neveket, illetve terminusokat szándékozom használni. Számos test közvetlenül felbomlik az elektromos áram hatására, miközben elemei szabaddá válnak; javaslom, nevezzük ezeket elektrolitoknak [4]. ...

Végül javaslok egy terminust azon testek leírására, amelyek képesek az elektródokhoz, vagy, ahogy általában nevezik, a pólusokhoz vándorolni. Ezeket az anyagokat gyakran elektropozitívnak, illetve elektronegatívnak nevezik, attól függõen, hogy a pozitív vagy a negatív pólus közvetlen vonzásából feltételezhetõen következõ befolyás alatt állnak-e.

E kifejezések azonban túlontúl jellegzetesek az általam kívánt célra; azonkívül, bár jelentésük helyes is lehet, de hipotetikusak lévén, éppúgy hibás is; s ha így van, bár nagyon csekély, de mégis igen veszélyes, mert folyamatos hatásukkal nagy károkat okozhatnak a tudományban, mivel behatárolják és korlátozzák mûvelõinek szemléletét. Javaslom, hogy az ilyen testeket akként különböztessük meg, hogy anionoknak [5] nevezzük az anód, míg kationoknak [6] a katód felé vándorlókat, és ha együttesen beszélünk róluk, nevezzük õket ionoknak. Így például az ólom-klorid elektrolit, s amikor ezt elektolizáljuk, megjelenik a két ion, a klór, illetve az ólom ionja, az elõbi kation, míg az utóbbi anion.

Remélem, hogy e jól definiált kifejezések használata a késõbbiekben meg fog óvni a körülírásoktól és a bizonytalanságtól. Mindazonáltal nem akarnám túl gyakori használatukat erõltetni, csak amikor az valóban szükséges, mivel meg vagyok gyõzõdve róla, hogy a nevezéktan és a tudomány két különbözõ dolog.

Világossá szeretném tenni, hogy a jelen okfejtés során, eltérõen korábbi elõadásaimtól, semmilyen feltételezéssel nem éltem az elektromos áram természetére vonatkozóan; s bár az áramról mint a pozitív részektõl a negatív részek felé haladó folyamatról beszéltem, ez csak a tudósok között szokásos, bár jórészt hallgatólagos megegyezésnek felelt meg, ami az áram erejének állandó, bizonyos és határozott irányára vonatkozik. ...
 
 

Miként azt már a közönséges, illetve a Volta-féle elektromsságnak közös mérési standardra való visszavezetésével, illetve az elektrokémiai bomlásra vonatkozó elméletem bevezetésekor ismételten kifejtettem, az áram kémiai bontó hatása állandó elektromosságmennyiség esetén állandó, tekintet nélkül az áramforrásban, az áram erõsségében, a használt elektródok méretében, az áram által átjárt vezetõk (ill. nemvezetõk) természtében, illetve az egyéb körülményekben meglévõ bármilyen nagy különbségekre. A fenti állítások igazságának bizonyítékait alább fogjuk taglalni.

Szándékom az volt, hogy a fenti törvényre alapozva olyan eszközt szerkesszek, amely méri a rajta áthaladó áram mennyiségét, s amely bármely kísérletnél az áramkörbe kötve összehasonlító standardként szolgálhat a hatás mérésére, illetve ezen illékony tünemény pozitív mértékeként mûködhet.

Közönséges körülmények között nincs a víznél alkalmatosabb jelzõanyag egy ilyen eszköz számára; ha egy nála jobb vezetõt, például savat vagy sót adunk hozzá, készségesen bomlik; elemei számos esetben minden másodlagos zavaró körülmény nélkül kinyerhetõk és összegyüjthetõk a rendszerbõl; s mivel gázalakúak, a legjobb fizikai állapotban vannak az összegyûjtéshez, illetve az elkülönítéshez. A fentiek miatt a továbbiakban kénsavval savanyított vízzel végzett kísérleteimrõl számolok be, habár bizonyos különleges estekben más anyagok használata is célszerû lehet.

A mérõeszköz megszerkesztésénél figyelemmel kell lenni arra, hogy elkerüljük a fejlõdõ gázok rekombinációját, és a pozitív elektródon tapasztalható zavaró hatásokat. E célból a vízbontó berendezés számos változatát használtuk.

Az elsõ berendezés egyenes csövekbõl áll; ezek mindegyike arannyal összeforrasztott platinalemezt és drótot tartalmaz, amelyek hermetikusan vannak rögzitve az üvegcsõ zárt végébe (1. ábra). A csövek kb. 8 hüvelyk hosszúak, átmérõjük 0,7 hüvelyk, és beosztással vannak ellátva. A platinalemez kb. egy hüvelyk hosszú, olyan széles, amilyet az üvegcsõ megenged, s a csõ szájához oly közel helyeztük el, amennyire ez, a fejlõdõ gáz maradéktalan összegyûjtését figyelembe véve, egyáltalán lehetséges volt. Azon esetekben, amikor fontos, hogy az elemek a lehetõ legkisebb felületen jelenjenek meg, az elektród fémrésze lemez helyett gyûrû alakúra hajlított fémhuzal is lehet (2. ábra). Amikor e csöveket mérésre használjuk, hígított kénsavval töltjük meg õket, majd egy ugyanilyen folyadékkal töltött kádba merítjük (3. ábra), ferde helyzetben rögzítjük õket, akként, hogy szájuk egymáshoz a lehetõ legközelebb legyen, hogy a lehetõ legkevesebb bomlástermék szökhessen csak el; egy másik elrendezés során pedig a platinalemezeket függõleges helyzetben rögzítjük.

A berendezés egy másik formája a 4. ábrán látható. Ez egy középen meghajlított, egyik végén zárt csõ, melynek zárt végébe egy a platinahuzal és lap van rögzítve, amely az ábrázolt helyzetben a lehetõ legjobban lenyúlik a csõ könyöke felé, lehetõvé téve az összes rajta fejlõdõ gáz összegyûjtését a csõ zárt végében. A platinalap itt is téglalap alakú. A másik, b-vel jelölt fémelektródot csak a bontás megkezdésekor helyezzük a csõbe, ugyancsak a lehetõ legközelebb a könyökhöz, ügyelve azonban arra, hogy az ezen fejlõdõ gázból – melyet hagyunk elszállni – semmi se juthasson a zárt csõvégbe.

A berendezés harmadik megvalósítási formája mindkét elektródot ugyanabban a csõben tartalmazza, ezért itt az átalakulási, illetve bomlási folyamat sokkal gyorsabb, mint az elkülönített csövek esetében. A kapott gázmennyiség a két elektródon keletkezõ gáz összege, és rendes körülmények között ez a készülék az elõzõ kettõnél jobban alkalmazható az áthaladt elektromosság mennyiségének mérésére. A készülék egy felsõ végén lezárt egyenes csõbõl áll, amelybe, a csõ oldalfalán áthatoló platinahuzalok segítségével két platinalap van beforrasztva. E csõ csiszolattal csatlakozik egy kétnyakú üvegedény egyik nyakához. A csövet akként tölthetjük meg hígított kénsavval, hogy a nagy edényt félig, illetve kétharmadig töltve az egész berendezést megdöntjük, miáltal a csõ megtelik folyadékkal. Ha a rendszeren elektromos áram halad keresztül, a keletkezõ gázok összegyûlnek a csõ felsõ végében, s így elkerülhetõ a platinalemezeken való rekombinálódásuk. ...

[Faraday a továbbiakban részletesen leírja a kísérleteket.]

Úgy vélem, a fenti vizsgálatok elegendõ bizonyítékot szolgáltattak a VÍZ esetében arra a különleges és nagyon fontos elvre, hogy ha elektromos áram hatásának tesszük ki, az ebomlott anyag mennyisége pontosan arányos az áthaladt áram mennyiségével, tekintet nélkül a fennállható körülmények, illetve feltételek ezernyi változatára. ...

Jelenleg az itt leírt mérõeszköz az egyetlen, amellyel a Volta-elektromosságot mérni tudjuk. Mivel az eredményeket sem az idõben, sem az intenzitásban, vagy akár magában az áramban bármi okból beálló bárminémû változások sem befolyásolják, sõt még a folyamat félbeszakítása sem, az eszköz mindig pontosan rögzíti és méri az adott vizsgálat során áthaladt elektromosság mennyiségét, a mûszernek a VOLTA-ELEKTROMÉTER nevet adtam...

A bemutatott esetekben, az elsõ kivételével, a víz inaktívnak tûnt, mégis, elkerülendõ a jelenlétébõl következõ esetleges kétségeket, olyan anyagot kerestem, amelybõl a víz teljesen hiányzik; s a már ismert vezetési törvény [7] felhasználásával számosat találtam is, melyek közül elsõként az ón-protokloridot vetettem alá elektrolitikus bontásnak az alábbi módon. Egy platinahuzal egyik végét kis gombbá csavartuk, a huzal súlyát pontosan lemértük, majd hermetikusan egy üvegcsõ aljába forrasztottuk, akként, hogy a gomb a csõ belsejébe essék (9. ábra). A csövet úgy erõsítettük egy platinadrót darabra, hogy borszeszégõvel melegíthessük. A csövet félig töltöttük frissen olvasztott ón-protokloriddal; a benne lévõ huzalt összekötöttük egy volta-elektrométerrel, melynek másik sarkát egy Volta-telep negatív pólusához csatlakoztattuk; egy platinahuzalt pedig, amely ugyanezen telep pozitív pólusával volt összekötve, belemerítettünk a csõben lévõ olvadt kloridba. E huzalt úgy hajlítottuk meg, hogy a csövet tartó kéz, illetve készülék semmilyen mozgása esetén se érintkezhessen a csõben lévõ negatív elektróddal. Az egész elrendezést a 10. ábrán tüntettük fel.

A fenteb leírt körülmények között a klorid elbomlik; a pozitív elektródon klór fejlôdik, ami ón-bikloridot alkotva elgõzölõg; a negatív elektródon kiváló ón pedig ötvözetet alkot a platinával, amely ötvözet az alkalmazott hõmérsékleten olvadt állapotban van, így kizárt a bomló anyagon keresztüli véletlen fémes kontaktus lehetõsége. A kísérletet addig folytattuk, míg a Volta-elektrométerben jelentõs mennyiségû gáz gyûlt össze, ekkor megszakítottuk az áramkört, eltávolítottuk a pozitív elektródot, s a csövet a maradék kloriddal hagytuk lehûlni. Lehûlés után a csövet összetörve a maradék klorid, illetve az üveg könnyen elválasztható volt az ötvözet-gombban végzõdõ platinahuzaltól. Az utóbbit megmostuk, majd ismét lemértük, s a súlynövekedés megadta a kivált ón mennyiségét.

Alább megadom az egyik kísérlet részeredményeit, bemutatva azt a számítási módszert, melyet a többi idézett vizsgálatnál is alkalmaztam. A negatív elektród kezdetben 20 granumot nyomott  [1 granum = 64,8 mg], a kísérlet befejezése után az ötvözet-gombbal mért együttes tömege 23,2 granum volt. Így tehát az elektromos áram által a katódon kiválasztott ón tömege 3,2 granum. A Volta-elektrométerben 3,85 köbhüvelyk hidrogén és oxigén gyûlt össze. 100 köbhüvelyk oxigén és hidrogén a víznek megfelelõ arányban 12,92 granumot nyom, a fenti mennyiség súlya tehát 0,49742 granum lehet, ebbõl következik, hogy ennyi a súlya annak a víznek, amelyet épp annyi elektromos áram bont elemeire, amely az ón-protoklorid bomlása során 3,2 granum fémet választott ki. Ebbõl 0,49742 : 3,2 = 9 (a víz egyenértéke) : az ón egyenértéke, mely utóbbi 57,9-nek adódik, feltéve, hogy a kísérletet hibátlanul végeztük, s ha az elektrokémiai bomlás ez esetben is határozott volt. Egyes kémiai munkák 58-at adnak meg az ón egyenértékére, míg mások 57,9-et. Mindkettõ igen közel van kísérletünk eredményéhez, úgyhogy figyelembe véve a kísérlet során elõadódható apró eltéréseket (pl a Volta-elektrométerben lehetséges gázadszorpciót) a számok csekély kétséget hagynak a határozott hatás törvényének alkalmazhatósága felõl az elektromos bomlás ilyen és ehhez hasonló eseteiben.

Munkám során csak ritkán tapasztaltam a számoknak a fentihez hasonlóan közeli egyezését. Négy kísérletet végeztünk az ón-protokloriddal; a Volta-elektrométerben mért gázmennyiségek 2,05-tõl 10,29 köbhüvelykig terjedtek. A négy vizsgálat átlaga 58,43 volt az ón elktrokémiai egyenértékére.

A kísérletben visszamaradt klorid tiszta ón-protoklorid volt, és senki sem kételkedhet abban, hogy a kivált ónnal ekvivalens mennyiségû klór fejlõdött az anódon, amely másodlagosan ón-bikloriddá alakulva elpárolgott.

Az ólom-kloriddal is végeztünk az elõzõvel majdnem pontosan azonos módon kísérletet, a különbség mindössze a pozitív elektród természetében volt. Az anódon fejlõdõ klór nem képez ólom-perkloridot, hanem platina használata esetén azzal közvetlenül platina-kloridot alkot, amelynek oldata az ólom-klorid-oldatba kerülve azt eredményezné, hogy bizonyos platinamennyiség átkerülne a katódra, meghamisítva ezzel a kísérleti eredményeket. Ezért új anyagot kerestem, és megtaláltam a grafitot, amelyet biztonsággal lehet pozitiv elektródként alkalmazni kloridok, jodidok stb. esetében. A klór vagy a jód nincs rá hatással, hanem szabad állapotban válik ki a felületén; nem reagál az olvadt kloridddal vagy jodiddal sem, amelybe belemerül. Még ha a mechanikus igénybevételtõl vagy a gázfejlõdéstõl le is válik néhány grafitdarabka az elektród felületérõl, ezek semmi problémát nem okoznak.

Három kísérlet átlagából 100,85 adódott az ólom egyenértékére. A kémiai egyenérték 103,5. A hiány véleményem szerint a gáz egy részének a Volta-elektrométerben való feloldódásából származik, azonban az eredmények szerintem nem hagynak kétséget afelõl, hogy úgy az ólom, mind a klór ez esetben is meghatározott mennyiségben szabadul fel adott mennyiségû elektromosság hatására.

Megjegyzések

0. [Faraday nem használt ilyen lábjegyzeteket, az 1–6 jegyzetben az általa használt görög szavakat adjuk meg:]

7. [A hivatkozott törvény ezt állítja: "általánosan feltehetõ a testek vezetõvé válása, amint szilárd állapotból folyadék állapotba kerülnek".]