ЭЛЕКТРОХИМИЯ, 2004, том 40, № 12, с. 1435-1437
БОРИС НИКОЛАЕВИЧ КАБАНОВ (100 лет со дня рождения)
Борис Николаевич Кабанов (1904-1988 гг.), профессор, доктор химических наук, Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, ближайший соратник академика Александра Наумовича Фрум-кина.
В 1930 г. Б.Н. Кабанов закончил химический факультет Московского государственного университета. В годы учебы он работал лаборантом на заводе, в химико-бактериологической лаборатории. После окончания университета в течение десяти лет работал научным сотрудником в Физико-химическом институте им. Л.Я. Карпова. С 1940 по 1958 г. был заведующим Лабораторией электродных процессов в составе Отдела электрохимии, руководимого А.Н. Фрумкиным в Институте физической химии Академии наук СССР, а в 1958 году вместе с лабораторией перешел во вновь созданный академиком А.Н. Фрумкиным Институт электрохимии АН СССР, где возглавил Лабораторию электродных процессов в химических ис-
точниках тока, впоследствии названную Лабораторией электрохимии металлов и полупроводников.
По своему складу и убеждениям Борис Николаевич был склонен к фундаментальной науке. Однако жизненные обстоятельства складывались так, что ему в большой мере приходилось разрабатывать проблемы, направленные на решение практических задач - таких, например, как создание и усовершенствование химических источников тока, разработка методов размерной электрохимической обработки и др. Во время войны Б.Н. Кабанов оказывал значительную помощь промышленным предприятиям химических источников тока, разработал ряд упрощенных методов защиты металлов от коррозии на оборонных заводах. Решая практические задачи, Б.Н. Кабанов умел поставить их так, что многие из них по глубине замысла и уровню исполнения стали основополагающими в современной электрохимии.
Первой фундаментальной работой Б.Н. Кабанова было исследование границы трех фаз твердое тело/жидкость/газ на поверхности электрода. Было изучено влияние сил, возникающих на такой границе, на поведение пузырьков газа, и совместно с А.Н. Фрумкиным была развита количественная теория баланса сил на трехфазной границе. Было выведено уравнение, связывающее величины действующих сил с краевым углом между пузырьком и поверхностью электрода и получившее название уравнения Фрумкина-Кабанова. Результаты этих работ широко используются для объяснения механизма флотации, электролитического обезжиривания металлов, а также явлений, возникающих при образовании пузырьков на стенках котлов, и других целей. Разработанный в этих исследованиях метод измерения краевого угла открыл возможность определения потенциала нулевого заряда твердых электродов. Развитие кинетики электродных процессов и теории коррозии металлов показало, что потенциал нулевого заряда является важной электрохимической константой. Этим работам Б.Н. Кабанов уделял большое внимание: в его лаборатории были определены потенциалы нулевого заряда многих металлов.
В 1934 г. Б.Н. Кабанов занялся изучением перенапряжения водорода. Для теории перенапряжения водорода чрезвычайно важным было определение наклона тафелевской прямой в облас-
1436
ДАВЫДОВ и др.
ти высоких плотностей тока. Измерения в таких экстремальных условиях наталкивались на, казалось, непреодолимые трудности, такие, как тепловыделение, газонаполнение, концентрационная поляризация в приэлектродном слое. Б.Н. Кабанов разработал оригинальную методику, позволившую провести точные измерения перенапряжения водорода вплоть до плотностей тока ~100 А/см2. Работа с применением этого метода, определившая принципиальные вопросы кинетики электродных процессов, через четверть века была использована Б.Н. Кабановым для решения практических задач, связанных с электрохимической размерной обработкой.
С 1935 г. под руководством Б.Н. Кабанова начались работы по исследованию процессов, протекающих в свинцовом аккумуляторе. В результате этих работ были созданы основы современной теории свинцовых аккумуляторов, и был сделан ряд ценных предложений для улучшения эксплуатационных характеристик этих источников тока. В этих, казалось бы, прикладных работах одновременно решались фундаментальные проблемы, такие, как определение механизма и кинетики анодного растворения и пассивации металлов на конкретном примере свинцового электрода.
С работ по пассивации свинца начался большой цикл исследований по выявлению связи анодного растворения и пассивации металлов с процессами адсорбции. Эти фундаментальные для электрохимии и коррозии работы проводились в его лаборатории широким фронтом на практически важных металлах - железе, цинке, серебре, алюминии, магнии и др. Выбор металлов определялся в первую очередь их использованием (или перспективой использования) в технике. Цикл работ был начат исследованием анодного растворения и пассивации железа в щелочи. В этих работах были впервые предложены ставшие теперь уже классическими представления о стадийном анодном растворении и пассивации металлов. Впервые было показано, что анодная пассивация железа возможна при адсорбции на его поверхности кислорода в количествах, меньших монослоя.
Полученные результаты, наряду с упоминавшимися более ранними работами Б.Н. Кабанова по перенапряжению водорода при сверхвысоких плотностях тока, стали исходными для создания теоретических представлений, лежащих в основе управления процессами электрохимической размерной обработки. Здесь можно особенно выделить цикл работ по анодно-анионной активации металлов, начатых Б.Н. Кабановым ещё в 1940-х годах применительно к теории коррозии металлов и вылившихся в 1960-1980-е годы в разработку в его лаборатории одной из основных теорети-
ческих концепций в области электрохимической размерной обработки.
В середине 1950-х годов перед Б.Н. Кабановым была поставлена чрезвычайно актуальная задача - исследование процессов, протекающих в серебряно-цинковых аккумуляторах. Это был в то время новый перспективный источник тока, созданию которого придавалось очень большое значение; эти работы совпали по времени с образованием Института электрохимии. Были изучены электродные процессы на цинковом и серебряном электродах.
Блестящая научная интуиция Б.Н. Кабанова сыграла свою роль в открытии явления электрохимического внедрения металлов в твердые электроды при потенциалах намного положи-тельнее равновесных потенциалов этих металлов.
Электрохимическое внедрение - любимое детище Б.Н. Кабанова, важнейший результат последних тридцати лет его научной деятельности. Несомненно, он считал достижения в этой области наиболее важным делом своей жизни. И не только потому, что развитие этого направления потребовало от него огромных усилий, связанных с необходимостью ломки устоявшихся представлений, но и потому, что Б.Н. Кабанов был первым, кто по-настоящему оценил значение явления электрохимического внедрения щелочных металлов для дальнейшего успешного развития электрохимии и сумел убедить в этом многих других электрохимиков. Б.Н. Кабанов обратил внимание на некоторые непонятные явления, которые наблюдались (как им, так и другими исследователями) при катодном выделении водорода: медленное изменение перенапряжения во времени, гистерезис при прямой и обратной записи зависимости перенапряжения от величины плотности тока, повышенный наклон прямых зависимости перенапряжения от логарифма плотности тока. Эти явления часто объяснялись влиянием случайных факторов - загрязнениями, присутствием кислорода, образованием поверхностных гидридов. В работе Б.Н. Кабанова с сотрудниками, опубликованной в 1962 г., делается определенное утверждение, что изменение во времени перенапряжения водорода на серебре, цинке, свинце связано с образованием или разрушением на поверхности катода химических соединений металла катода со щелочным металлом. Процесс электролитического выделения щелочных металлов на твердых электродах с образованием сплавов в одном акте с переносом электрона, сопровождающийся проникновением щелочных металлов внутрь электродов, в этой работе был назван электрохимическим (катодным) внедрением щелочных металлов в электроды. Сегодня эти представления можно считать общепринятыми.
БОРИС НИКОЛАЕВИЧ КАБАНОВ (100 ЛЕТ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ)
1437
Открытие катодного внедрения щелочных металлов имело фундаментальное значение для электрохимии водных растворов, оно меняло общие представления о многих электродных процессах в этих растворах, поскольку они основывались на экспериментальных данных, полученных в фоновых растворах, содержащих ионы щелочных металлов. Оказалось, что взаимодействие щелочных металлов с твердыми катодами во многих случаях приводит к изменению скорости и даже природы как электрохимических процессов, так и самих электродов. Результатом, оказавшим большое влияние на направление дальнейших исследований, было экспериментальное обнаружение существенной зависимости скорости внедрения от электродного потенциала. Наличие этой зависимости определенно указывало на электрохимическую природу процесса и открывало новые перспективы его практического использования. При этом было установлено, что внедрение есть новый тип электрохимической реакции, отличительной чертой которой является участие в ней незаряженных дефектов (вакансий) кристаллической решетки металла электрода.
Работы Б.Н. Кабанова с сотрудниками по электрохимическому внедрению развивались параллельно с очень близкими направлениями электрохимии - так называемым осаждением с "недонапря-жением" (underpotential deposition) и интеркаляцией в электроды. Однако работы по внедрению не были интегрированы в общую ткань исследований в этой области проводимых в различных странах. Между тем, все три перечисленных научных направления представляют собой разные подходы к одному и тому же явлению. Название underpotential deposition не раскрывает его существа, оно лишь чисто феноменологически обозначает то, что так поражало в первых работах по внедрению: катодное выделение металла происходит при потенциале существенно менее отрицательном, чем равновесный потенциал этого металла (как фазы). При этом формально не определяется, идет ли речь об образовании фазы инте
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.