Відкриття Фарадея

З літа 1832 р. Фарадей все більше і більше розмірковував над хімічною дією електричного струму. Фарадей відчував, що тут має бути укладено щось глибоке, і вирішив у що б то не стало докопатися до цих глибин. Перші досліди були простими, але вони дозволили Фарадей визначити програму та послідовність досліджень.

Спочатку він з'ясував наявність хімічної дії електричного струму. Маленьку куркумовую папірець, змочену розчином сульфату натрію, він помістив одним кінцем проти вістря розрядного дроти електричної машини. Інший її кінець поєднав з другим проводом машини. «Після сорока чи п'ятдесяти обертів машини кінець папірці, звернений до вістря, був пофарбований завдяки присутності вільного лугу», — зазначив він. Але викликаний виявлений ефект тільки дією струму? Видозмінюючи об'єкт дослідження, Фарадей зробив досвід, в якому «не допускалося металевого з'єднання з розкладаним речовиною». На листочок куркумовой папірці був покладений такий же листочок лакмусового папірця, обидві були смочены розчином сульфату натрію. На деякій відстані від кінців папірців були укріплені вістря, одне з яких було пов'язане з кондуктором машини, а інше — з розрядним дротом. Через деякий час після обертання машини «робилося очевидним розкладання, так як кінець лакмусового папірця червонів від виділилася кислоти, а кінець куркумовой забарвлювався від подібного ж і одночасного виділення лугу». Фарадей записує: «Кислота збирається близько негативного кінця, а луг — близько позитивного».

Майкл Фарадей (1791-1867), син коваля, навчався у школі для бідних дітей; там він навчився читати, рахувати і писати. У дев'ять років йому довелося працювати рознощиком газет. Через деякий час батько віддав його на сім років учні палітурника. «Будучи учнем, — згадував фарадей, — я любив читати наукові книги, які переплетал. З них мені подобалися «Бесіди про хімію» Марсі і статті з електрики в Британській енциклопедії». Коли йому виповнилося дев'ятнадцять років, він випадково дізнався про лекції з природознавства якогось містера Татума. Відвідавши 13 лекцій, він вирішив сам зайнятися наукою. Йому безумовно щастило. Як-то в палітурну майстерню, де працював Фарадей, зайшов Денс, член Королівського інституту. Поговоривши з Фарадеєм, Денс зрозумів, що має справу з непересічною людиною. Він приніс Майклу квитки на цикл лекцій з хімії, які читав Деві. Лекції Деві стали поворотним пунктом у житті Фарадея. «...Бажання займатися науковою роботою, хоча б самої примітивної, спонукало мене, незнайомого зі світськими правилами, написати президента Лондонського Королівського товариства серу Джозефу Бенксу. Цілком природно було потім дізнатися у воротаря, що моє прохання залишена без відповіді». За порадою того ж Денсу Фарадей пише листа своєму кумиру Деві, приклавши до нього як доказ серйозності своїх прагнень до науки зошити з його лекціями. Через два місяці вони зустрілися. Але Деві нічого не міг зробити для Фарадея. Допоміг випадок, знову випадок! Необережний Деві поранив у своїх дослідах очі і, згадавши про Фарадее, запросив його на час секретарем. Пізнання, акуратність і старанність юнака справили на Деві велике враження, і він умовив адміністрацію прийняти Фарадея на роботу в Королівський інститут. В кінці 1813р. Деві відправляється в Європу. Майкл супроводжує його в якості лаборанта, секретаря і слуги. Леді Деві вимагає, щоб він прогулював її собачку, третирує його. Якщо б вона знала, що через 150 років її будуть згадувати лише завдяки цьому мовчазному юнакові, заботившемуся про похідній лабораторії її чоловіка! Тихий лаборант жадібно вбирає досвід знаменитого хіміка, своїми очима бачить великих — Вольта, Ампера, Гей-Люссака, слухає їх словами. Повернувшись на батьківщину, молодий Фарадей багато працює. Перші публікації, перші самостійні досліди з електрики і хімії. Палко закохується. І не в приклад своєму нещасному вчителеві, не в приклад того ж Амперу або Томпсону живе щасливим сімейним життям. Через 25 років після одруження Фарадей згадав свою першу професію і власноруч переплів в один альбом всі свої численні дипломи. Їх виявилося 95. В альбом він вписав: «Серед цих спогадів і відмінностей я ставлю дату події, яка більше, ніж усі вони, було для мене джерелом гордості і щастя. Ми одружилися 12 червня 1821 року». Заради науки Фарадей майже цілком обмежив свій світ двома поверхами Королівського інституту: внизу лабораторія, вгорі квартира. Працездатність була незвичайною. Спав він не більше п'яти годин на добу, а решту часу працював.

8 вересня 1832 р. (день цей відзначено його записом) Фарадей зауважив, що площа пофарбованих ділянок на папірцях залежала від часу пропускання струму. Він сподівався, що з'ясування кількісних співвідношень у процесах впливу струму на розчини та отримання струму під час хімічних реакцій проллє світло на механізм зв'язку хімічних і електричних явищ. Тієї зв'язку, якій зобов'язаний своєю появою хімічний джерело струму — вольтів стовп, який дозволив вивчити властивості струму, відкрити його магнітне дію, електромагнітне обертання і «перетворення магнетизму в електрику». Коли Фарадей дізнався, що Ерстед виявив відхилення магнітної стрілки поблизу провідника, через який проходить електричний струм, він сконструював спеціальний прилад і довів, що існує і зворотне явище — провідник з струмом рухається навколо магніту (електромагнітне обертання). Перше велике відкриття! 1 травня 1823 р. 29 членів Королівського товариства (серед них не було Деві!) рекомендували його в члени цього товариства. На початку 1824г. Фарадей був обраний через рік очолив лабораторію Королівського інституту. Він продовжував наполегливо експериментувати, намагаючись «отримати струм з магнетизму», але тільки в 1831 р. домігся успіху: він виявив, що проходження електричного струму по одній дротяної котушки може викликати на короткий час поява струму в інший котушці, якщо ці котушки пов'язані спільним залізним кільцем. Він відчуває, що його «дослідницька вудка зачепилася за щось велике», і нарешті, через півтора місяця отримує електричний струм з допомогою магніту. Струм з'являється на кінцях дротяної спіралі, намотаної на магнітне кільце, в яке вдвигался інший магніт.

Відкривши нове у світі електричних явищ, Фарадей проклав шлях до технічних вершин сучасної цивілізації. По суті, був знайдений простий спосіб отримання електричного струму. Майже вся електрична енергія, якою сьогодні користується людина, отримана цим способом. Фарадей відкрив двері в століття електрики. Енгельс назвав його «найбільшим до нашого часу дослідником в області електрики». Ці слова так само справедливі сьогодні, як і тоді, коли вони були сказані.

Як-то раз, прийшовши в лабораторію, Фарадей на листках паперу написав питання, що відносяться до хімічної дії струму і підлягають вирішенню. На першому листку значилося: «тотожність електрику». Фарадей так завжди приступав до вивчення будь-якої проблеми: складав список питань в тому порядку, в якому мав намір проводити досліди. По ходу виконання дослідів він робив помітки на листках і відкладав їх в сторону. В цей день, як він писав потім, хід досліджень з електрики привів його «до такого моменту, коли для продовження досліджень стало істотно, щоб не залишалося ніяких сумнівів щодо того, тотожні чи різні окремі види електрики, виникаючи різними способами». Видів було вже п'ять. Людству здавна було знайоме «тварина електрику», властиве деяким рибам морським тваринам. Фарадей навіть тримав у лабораторії живого ската, показуючи бажаючим це джерело струму. Настільки ж давно люди спостерігали іскри, що отримуються завдяки тертю ізоляторів. За часів Фарадея це робилося в електростатичних машинах. З часів завдяки Гальвані і Вольта став відомий гальванізм. Він діяв на лапку жаби, викликав нагрівання провідників, руйнував теологічне ядро солі, кислоти і луги, що діяв на магнітну стрілку. Нещодавно Зеєбек відкрив термоелектрика — четверте джерело струму. І ось тепер сам Фарадей відкрив п'ятий спосіб отримання струму — магнитоэлектричество.

Лабораторія Фарадея
Лабораторія Фарадея

Але що ж таке електрика? У чому його сутність? Одні вчені, наприклад Вольта, Ріттер, Волластон, Страхів, вважали всі відомі їм види електрики тотожними, інші, зокрема Деві, — різними. Деяким здавалося: те, що виробляє вольтов стовп, електрикою назвати не можна — в цьому випадку треба говорити про гальванизме. У навчальних посібниках з фізики на початку XIX ст. можна було зустріти незалежні розділи «Електрику» і «Гальванізм». І ось тепер п'ять видів електрики. Одна в них природа чи ні? Різнорідні явища гальванізм і магнитоэлектричество або однорідні?

Якщо Фарадей направляв свій інтерес на яку-небудь проблему, він вже не припинявся думати про неї і працював до тих пір, поки не знаходив відповіді. Біограф Фарадея англійський фізик Джон Тіндаль писав про нього: «Він дратувався, коли йому доводилося спиратися на факти, які хоча б злегка піддаються сумніву. Він ненавидів так зване сумнівне знання і завжди намагався перетворити його на знання безсумнівна або вчинене незнання». Насамперед, Фарадей зазначає види впливу електричного струму. Їх він знаходить вісім: фізіологічна дія, відхилення магнітної стрілки, здатність до намагничиванию, іскра, нагрівальна здатність, хімічну дію, притягування і відштовхування, розряд через нагріте повітря. «Моє завдання, — пише Фарадей, — полягає в порівнянні електрики від різних джерел щодо здатності виробляти ці дії».

Здійснюючи прості, але ретельно продумані досліди, зіставляючи звичайне і гальванічне електрика, Фарадей приходить до висновку, що здатність звичайного електрики розряджатися через повітря, особливо нагріте, обумовлена його високою напругою. Напруга між полюсами вольтової батареї мало. Але якщо напруга збільшити, зробивши батарею з 140 пластин і підігріти повітря полум'ям спиртівки (а ще краще зробити його розрідженим), розряд відбудеться легко. Подібні досліди Фарадей робить і з іншими видами електрики. Результати дослідів записуються в таблицю. Загальний висновок формулюється в роботі «Експериментальні дослідження з електрики»: «...Окремі види електрики тотожні за своєю природою, який би не був їх джерело. Явища, властиві п'яти перерахованих типів або видів електрики, різняться один від одного не по своїй природі, а лише кількісно».

15 грудня 1832 р. Фарадей являє Королівському суспільству пробну статтю про своїх дослідженнях і висновках. У січні 1833г. він доповідає Суспільству про свої експерименти, які привели його до висновку про єдину природу всіх видів електрики, яке б не було їх походження. Бо всі вони можуть виробляти всі властиві електрики дії — хімічні, фізіологічні, магнітні, світлові, механічні.

Фарадей був твердо переконаний в єдності сил природи. Ця теоретична передумова і спонукала його домагатися перетворення магнетизму в електрику». Тією ж думкою він керувався і в подальших своїх дослідженнях. Він якось сказав: «Мистецтво експериментатора полягає в тому, щоб уміти задавати питання природі і розуміти її відповіді». Сам Фарадей володів цим мистецтвом досконало.

Почавши вивчати будь-яке питання, Фарадей з геніальною здатністю визначав ключові напрямки пошуку. Методичність і тверезість його експериментальної техніки дивують і заслуговують наслідування. Фарадея називали «королем експерименту». Простий досвід часто служив для нього вихідним пунктом, відправляючись від якого його думку доходила до пізнання таємниці явища. Навіть коли він, здавалося б, повторював досліди інших, його роботи купували фундаментальне значення для науки. Він ніколи не передбачав результату експерименту, він говорив: «Я не знаю». Фарадей довіряв тільки фактам.

11 липня 1832 р. він встановлює, що папір, змочений розчином йодистого калію і крохмалю, дуже чутлива до напрямку електричного струму від вольтова стовпа.

6 і 8 вересня. Під дією струму на індикаторні папірці кінці їх, близькі до «входу і виходу струму», фарбуються...

Але не сам факт хімічної дії цікавить Фарадея. Існуючі теорії електролізу не передбачають хімічної дії в певних зонах.

Гротгус, висунувши чудову думку про полярності молекули води, припустив, що окремі іони існують лише короткий час, протягом якого молекули ними обмінюються. Якщо б це було так, індикаторний папір набувала б вся, так як у розчині, через який пропускали струм, існує як кисень, так і водень. Деві слідом за Гротгусом припускав, що кисень притягається позитивним електродом, а водень — негативним. Але і тоді папірець набувала б по всій своїй довжині. А тут — тільки у електродів! Вражаюче! Що це означає? Де ж все-таки відбувається хімічне зміна під впливом струму — в об'ємі розчину або на електродах? Колись, ще в 1806р., Деві провів електроліз сульфату калію в двох агатових чашках, сполучених папірцем, змоченою цими ж розчинами. Через деякий час він виявив в одній чашці їдке калі, а в іншій — сірчану кислоту. Фарадей розуміє, що він має радикально змінити досвід Деві і з'ясувати, де, в якому місці відбувається утворення кислоти і луги, де відбувається хімічне перетворення під дією струму і на основі отриманого результату побудувати теорію явища. Тільки після цього стане ясно, що робити далі.

22 жовтня був здійснений вирішальний експеримент. Фарадей виготовив електролітичну комірку. У електродів розташовувалися вологі індикаторні папірці. Такі ж папірці перебували у гелю — твердообразной системи, утвореної при коагуляції колоїдного розчину, що містить сіль — сульфат калію. Все це прокладалося чистим гелем, який проводить струм як звичайний розчин. Пропускаючи струм через таку комірку, Фарадей побачив, що індикаторні папірці забарвлювалися тільки у електродів. Причому лакмусовий папірець показувала, що поруч розташованого електрода утворюється кислота, а куркумовая — що в іншого електрода утворюється луг. Папірці, які перебували у гелю, що містить сіль, яка при розкладанні дає продукти кислого і лужного характеру, і розташовані в середині клітинки, не фарбувалися. Це означало, що електрохімічне дія відбувається тільки у електродів. Ось різниця між електрохімічними реакціями і просто хімічними, що йдуть в об'ємі розчину.

Електрохімічний прилад Фарадея, який показував, що електрохімічне дія спостерігається тільки у електродів
Електрохімічний прилад Фарадея, який показував, що електрохімічне дія спостерігається тільки у електродів: 1 — електрод; 2 — лакмусовий папір; 3 — чистий гель; 4 — гель, що містить сіль; 5 — куркумовая папір.

Тепер можна писати нову теорію електролізу. Перш за все говорити про тяжінні полюсів, як це припускав Деві, немає ніяких підстав. Рідини, піддаються електролізу, складаються з частинок, що мають протилежні заряди. Під дією електричного струму частка, пов'язана з іншою, в молекулу, відчуває дію інших протилежно заряджених частинок і вступає з ними в з'єднання. Шляхом таких перескоків і обмінів частинка рухається вперед. Рухається до тих пір, поки попереду є протилежно заряджені частинки, з якими вона може з'єднатися. Тільки у електродів вона не повністю оточена іншими частинками і, отже, тільки тут на неї діють неврівноважені сили. Тут частка виштовхується назовні, «де виділяється».

Теорія Фарадея доводила, в яких напрямках слід вести дослідження. Стало зрозуміло, що хімічне перетворення речовини відбувається лише у електродів. Знаючи місце такої реакції, можна визначити і навіть виміряти обсяг беруть участь у ній речовин. Можна зіставити кількість, що виділилися у електродів речовин з величиною струму і часом його пропускання і підійти до кількісної розгадки законів електролізу.

У вересні 1832 р. Фарадей вже міг сформулювати перший закон електролізу. Експериментальні дані не залишали ніяких сумнівів в існуванні залежності між кількістю електрики і величиною його хімічної дії. Але Фарадей не поспішає. Він як завжди працює методично.

Щоб визначити залежність між кількістю електрики і об'ємом речовин, що утворюються в результаті електрохімічної реакції, треба спочатку виконати деякі підготовчі роботи.

14 вересня Фарадей доводить, що кількість електрики не залежить від напруги. Кілька разів він повторював досліди з батареєю, що складається з семи, то з п'ятнадцяти лейденських банок, кожну з яких він заряджав тридцятьма оборотами машини, а потім підключав батарею до электрометру. Стрілка електрометра через певний час завжди відхилялася на п'ять з половиною поділок. З чого випливало, що «відхиляюча сила електричного струму прямо пропорційна пройшов кількості електрики незалежно від напруги останнього».

На інший день Фарадей збирає маленький, або, як він його називає, «стандартний» вольтів стовп. Точно як завжди регламентує всі умови експерименту: діаметр платинової і цинкової зволікань, глибину їх занурення в розчин, концентрацію сірчаної кислоти в розчині. При роботі з такою батареєю він визначає, що при її розряді стрілка електрометра відхиляється на п'ять з половиною поділок за вісім відліків проміжків часу по хронометру. Так він визначає однакові кількості електрики від різних джерел.

Далі Фарадей звернув увагу, що величина плями бурого, расплывающегося на просоченої розчином йодистого калію фільтрувальному папері навколо притиснутою до неї платинової дроту, однакова, якщо пропускати одне і те ж кількість електрики від різних джерел. В цей день він переконався, що величини плями (тобто величина хімічної дії струму) прямо пропорційні часу пропускання струму, інакше кажучи, кількості електрики. Ось вона, та закономірність, яку він шукав. Але поки Фарадей записує її як результат досвіду. На його думку, зробленого ще недостатньо. Хімічна дія струму може проявлятися не лише в зміні кольору індикаторного папірця. Під впливом струму відбувається розкладання води, водних розчинів, струм осаджує і розчиняє метали. Як же йде справа в цих випадках?

Більше двох місяців Фарадей не робить ніяких дослідів. Він розмірковує. Нарешті, 10 грудня Фарадей записує закон електрохімічного розкладання, перший закон електролізу: «... Хімічна сила... прямо пропорційна абсолютній кількості пройшов електрики».

Після цього дня ще півтора року Фарадей присвячує електрохімії. Його думки зосереджені на з'ясуванні сумарної закономірності при хімічній дії, що супроводжує проходження струму. Він починає експерименти з різними сполуками, щоб перевірити закон, який, як він тепер впевнений, повинен виконуватися завжди і скрізь. Навесні 1833г. Фарадей розробляє більше десятка різних модифікацій нового приладу, названого їм вольтаметром. Такий прилад дозволяє вимірювати кількість виділяється при електрохімічній реакції газу, а також втрату або збільшення маси електрода.

Фарадей занурює дві платинові зволікання в злегка підкислену воду, з'єднує їх з полюсами батареї й пропускає через них електричний струм. На позитивному електроді виділяється кисень, на негативному — водень. Як же зібрати і виміряти обсяги цих газів? Фарадей поміщає зволікання в перекинуті і заповнені розчином трубки. Частина газу, що виділяється на дротиках поза трубок, не потрапляє в них. Це призводить до досить великий помилку при вимірах. Тому Фарадей робить ще один досить простий і вдалий варіант вольтаметра. Це скляна трубка, в яку впаяний платиновий електрод. Весь виділився газ збирається у верхній частині трубки. Трубка попередньо проградуйована, і тому кількість утвореного газу можна співставити з кількістю електрики. Фарадей опускає в чашку два таких вольтаметра і проводить електроліз води, збираючи в одній трубці кисень, а в іншій — водень. Далі він встановлює, що на аноді, тобто на позитивному електроді, майже завжди виділяється кисень. А на катоді, негативному електроді, — водень, якщо розчином служить кислота або, скажімо, азотнокисла сіль натрію. Коли в розчин входять азотнокислые солі інших металів, наприклад ртуті, міді або срібла, то на аноді теж утворюється кисень, а на катоді — відповідно ртуть, мідь або срібло. Щоб визначити кількість, що виділилися на негативному електроді ртуті, міді, срібла або іншого металу, Фарадей створює інші вольтаметры. В посудину містився металевий електрод, який попередньо зважувався, або маленька чашечка, куди капала ртуть з металевого електрода і яку можна було потім зважити. Так визначалося кількість ртуті, міді, срібла або іншого металу, виокремлювався на негативному електроді. В якості анода брався той же «газовий» вольтаметр. Він заповнювався розчином і поринав у посудину.

Один з вольтаметров Фарадея
Один з вольтаметров Фарадея

До кінця вересня 1833 р. Фарадей працював з вольтаметрами. Він вже виконав більше трьохсот дослідів. Він вивчив електрохімічне поведінка і продукти розкладання при електролізі 130 різних речовин. І все ж необхідно з'ясувати, чи впливають розміри електрода на процес електрохімічного розкладання.

Ще навесні Фарадей послідовно поєднав два вольтаметра з різними по площі електродами. Кількість продуктів розкладу в обох судинах виявилося однаковим. «Напруження не впливає на результати, — записує він, — якщо кількість електрики залишається однаковим». У серпні Фарадей помістив два платинового електрода в одну трубку і почав електроліз. У трубці стала збиратися суміш водню і кисню. Після відключення струму об'єм газів раптом почав зменшуватися і незабаром гази повністю зникли. Так була відкрита здатність платини викликати сполука кисню і водню при кімнатній температурі.

10 та 17 січня 1833г. Фарадей доповідає Королівському суспільству результати своєї роботи з встановлення тотожності різних видів електрики. Через п'ять місяців, 20 червня, він знайомить своїх колег з попередніми результатами досліджень з електрохімічного розкладання. «Для одного і того ж кількості електрики, — каже він, — сума електрохімічних дій є також величина постійна, тобто вона завжди еквівалентна стандартного хімічної дії, заснованому на звичайному хімічному спорідненості».

Визначення кількісних співвідношень при електролізі мало великі теоретичні і практичні наслідки для науки. Воно мало і світоглядне значення. Все міряється заходом і числом, казали древні. «Фарадей, — писав хімік Дюма, — додав до цієї античної формулою нове: всі речовини, яка б не була їх природа, вага, властивості, вимагають одного і того ж кількості сили, щоб зв'язати або розірвати ланцюги, які утримують їх у з'єднанні».

В середині 1833г. Фарадей майже не відволікався на вирішення інших проблем. Електрики належить майбутнє, часто говорив він, те, над чим я працюю, важливіше всього. 19 вересня він записав результати досвіду (запис № 732) і окинув поглядом підсумки останніх експериментів. Повністю, без всяких сумнівів підтверджується раніше відкритий закон: хімічна дія електричного струму, тобто кількість речовин, що виділилися, прямо пропорційно силі струму і часу його проходження, тобто кількості електрики. Цей перший закон електролізу потім був названий першим законом Фарадея.

Фарадея тепер займало в електролізі інше. Електричний струм виділяє речовини і розчиняє метали, які є частиною хімічних сполук, розчини або розплави яких піддавалися електролізу. Склад цих речовин і їх кількість в з'єднанні точно відомі. У будь-якому поєднанні елементи містяться в строго певних вагових кількостях, відповідних їх еквівалентів. Давно відомий німецький філософ Іммануїл Кант не визнавав хімію наукою, так як в його час вважалося неможливим піддавати математичній обробці результати хімічних реакцій. Але ще за життя Канта його співвітчизник Карл Венцель і шведський вчений Торбьорн Бергман почали розробляти методи вагового аналізу речовин. Тоді ж німецький хімік Єремія Ріхтер (1762-1807) у своїй докторській дисертації «Про застосування математики в хімії» продемонстрував кількісний склад різних речовин, а в 1793г. на основі поняття еквівалента, введеного Кавендішем, вивів закон еквівалентів. Під еквівалентом розумілося така кількість речовини, яка з'єднується з однією частиною іншого. Кількісними аналізами речовин займалися і французькі хіміки Жозеф Пруст, Гей-Люссак, Клод Бертолле. Виходячи із закону сталості складу і вважаючи, що кожне якісно певна речовина має строго певний кількісний склад, співвітчизник Фарадея, викладач фізики та математики з Манчестера Джон Дальтон (1766-1844) в 1803г. встановив один з основних законів хімії — закон кратних відносин. Берцеліус показав, що і органічні речовини підкоряються цьому закону. Дальтон зробив першу спробу скласти таблицю «атомних ваг елементів і складних сполук. І знову Берцеліус продовжив його роботу.

Визначити числові значення хімічних еквівалентів не важко, якщо відомий відсотковий вміст даної речовини в з'єднанні і еквівалент іншої речовини. Так, якщо еквівалентний вага водню прийняти за 1, то еквівалентний вага кисню буде дорівнює 8, міді — 32 і так далі. Хімічний еквівалент, таким чином, чисельно дорівнює відношенню атомної ваги елемента до його валентності в цьому з'єднанні.

Що ж відбувається при розкладанні хімічних речовин електричним струмом? Останні місяці Фарадей присвятив кількісного вивчення продуктів електролізу води, різних кислот, розчинів солеї та розплавів. Виявилося, що одне і те ж кількість електрики виділяє кисню в 8 разів більше, ніж водню (по масі). Але таке співвідношення дорівнює співвідношенню хімічних еквівалентів водню і кисню. Те ж саме виходило і з іншими сполуками і елементами. Ваговий склад продуктів реакції Фарадей перевіряв в самих різних умовах — змінювало концентрацію розчинів, полярність, матеріал електродів. Результати залишалися незмінними: «хімічна дія була цілком певним».

Фарадей ставить ще одну серію дослідів — він досліджує хімічні реакції в гальванічному елементі і доводить, що кількість електрики, що отримується від вольтова стовпа, відповідає еквівалентним кількістю розчиненого в ньому самому цинку. З цього Фарадей укладає, що «електрику, яка розкладає визначена кількість речовини, яка дорівнює тій, яка виділяється при розкладанні того ж кількості речовини».

23 вересня він, нарешті, записує: «Числа, відповідні вагових кількостей речовини, в яких вони виділяються, треба назвати електрохімічними еквівалентами...» Він вважає, що ці еквіваленти «збігаються зі звичайними хімічними еквівалентами і тотожні їм». Зараз ми говоримо — пропорційні. Так, для іонів водню, кисню, хлору, олова, свинцю, йоду Фарадей встановлює наступні величини електрохімічних еквівалентів: 1, 8, 36, 58, 104, 125.

Фарадей в скрутному становищі: електростатична одиниця заряду ще не встановлена, і він не може назвати кількість електрики, «сполученого з частинками або атомами матерії». Тому за одиницю електрики Фарадей змушений прийняти «абсолютна кількість електрики». Він розуміє, що це досить велика величина. Після сотень дослідів він робить розрахунки і встановлює, що в одному грані (66,4 мл) води «міститься» стільки електроенергії, скільки потрібно, щоб 800 тисяч раз зарядити його лейденську батарею з 15 банок 30 оборотами машини, і що це кількість рівносильно «досить потужної спалаху блискавки». Це було все, що він міг сказати про «абсолютному кількості електрики».

Фарадей складає таблицю електрохімічних еквівалентів, називаючи її «таблицею іонів», для 18 аніонів і 36 катіонів. Ці значення, вважає він, «дуже корисні для з'ясування хімічного еквіваленту або атомної ваги речовини».

У січні 1834 р. він представляє Королівському суспільству свої роботи з електролізу і робить про них доповіді на трьох засіданнях. Члени Товариства здивовані працездатністю і талантом свого колеги. Адже, здається, зовсім недавно (не пройшло і двох з половиною років) світ дізнався про відкриття індукційного струму і «отримання електрики з магнетизму». І ось такі відкриття — закони електролізу!

Почавши працювати, Фарадей неодмінно доводив роботу до кінця. Його девіз був: «працювати, закінчувати, публікувати». Своїми успіхами в науці він зобов'язаний не тільки талантом, але і вольової цілеспрямованості. Коли його запитали, в чому секрет його успіхів, він відповів: «Дуже просто: я все життя вчився і працював, працював і вчився».

Робіт Фарадея судилося стати найважливішою ланкою в ланцюзі подій, які зробили нашим надбанням технічні досягнення в галузі електрохімії та електрики. Якщо роботи інших вчених того часу являли собою окремі піки, то Фарадей спорудив цілі гірські ланцюги із взаємопов'язаних і дуже важливих робіт.

Мовою сучасних уявлень про атомах і молекулах закони електролізу Фарадея можна сформулювати так:

1. Пропускання одного і того ж електричного заряду через електролітичну комірку завжди призводить до кількісно однаковому хімічному перетворенню в даній реакції. Маса речовини, що виділяється на електроді, пропорційна кількості електрики, пропущеного через комірку.
2. Для виділення на електроді одного моля речовини, яка в процесі електрохімічної реакції набуває або втрачає один електрон, необхідно пропустити через комірку 96 485 кулонів електрики.

Ці закони мали велике значення для розвитку теорії будови матерії: вони вказували на існування «атоми» електрики, пов'язаних з атомами речовини. Так як в них відбивалася кількісний зв'язок між масою речовини, що виділяється при електролізі, і необхідним для цього кількістю електрики, стало можливим кількісно передбачити хід певних електрохімічних процесів та експериментально визначити еквівалентні маси хімічних елементів. Виходячи з еквівалентних мас речовин, можна розрахувати їх молекулярні маси. Зв'язавши свої дослідження електричних явищ з атомистическими уявлень в хімії, Фарадей став передвісником сучасного вчення про будову атома.

Відкриття Фарадея, результати його титанічної роботи вражають уяву. Однією з найбільш вражаючих робіт Фарадея є дослідження, проведене ним після одинадцяти тисяч експериментів, які він провів протягом усієї своєї наукової життя. Останній запис у його лабораторному журналі зроблено 12 березня 1862 р., коли Фарадей було сімдесят років. З неї випливає, що вчений намагався визначити, чи може пучок світла переломлюватися в магнітному полі. Спроба не увінчалася успіхом-за обмежених можливостей апаратури. Фарадей, однак, був упевнений, що вплив магнетизму і електрики на світло повинно існувати. Він виявився прав. Цей ефект виявив голландський фізик Пітер Зееман (1865-1945), за що і був у 1902 р. удостоєний Нобелівської премії.

Головним напрямком діяльності Фарадея було вивчення таємниць природи, а не їх використання, тим не менш важко переоцінити те значення, яке мали закони електролізу для практики. Можливість окислення і відновлення речовин електричним струмом відкрила широкі перспективи для наукових досліджень, так і для хімічної та металургійної технології. Ще за життя Фарадея почалося використання гальванопластики, створений перший паливний елемент і винайдений свинцевий акумулятор.