La pila química

Teorķa: la pila Daniell
Animación
Nuestra Pila

Alejandro Volta descubrió la pila o columna, a la que inicialmente llamó "órgano eléctrico artificial", estudiando los efectos del galvanismo sobre las ancas de rana.

Volta pensó que lo que el llamó galvanismo era una corriente eléctrica animal. Se le llamó así en honor a Galvani, fundador de la Fisiología nerviosa, el cual estableció dicha corriente uniendo dos metales diferentes por medio de nervios o de músculos de un animal.

En realidad, la corriente galvánica, es una corriente continua (c.c).

Volta construyó la primera pila que nosotros podemos reproducir. (Todos los modelos científicos son reproducibles sin necesidad de extraños conjuros y sin esperar que unas veces salgan y otras no).

Volta apiló discos de igual tamaño de cobre y de cinc, sólo o con estaño, alternados, que llevan intercalados entre cada uno de ellos un paño humedecido. Esta "pila de discos" empieza y termina con discos de diferente tipo.

Conectando con un alambre los discos situados en los extremos logró que fluyera un flujo eléctrico.

Impregnando el paño en determinadas sales la corriente obtenida era mucho mayor.


¡Había descubierto la madre de todas las Pilas!. Esa pila que, evolucionada y de muy diversos tipos, forma hoy parte de nuestra vida diaria.

Recuerda que los componentes metálicos de las pilas contaminan el medio ambiente ¡y que no debemos olvidar reciclarlas!.
Las pilas de mercurio son muy contaminantes.

Siempre RRR: Reducir, Reutilizar, Reciclar.

Vamos a estudiar el funcionamiento de la Pila Daniell –una variante de la de Volta- para entender como se genera electricidad en ella, como logramos sacarle electrones a la materia y como los hacemos circular por un cable.

Este es el montaje que se hace en las prácticas de Química del bachillerato:

La pila Daniell consta de:

Dos placas, electrodos, una de Cu y otra de Zn.

Dos disoluciones: una de sulfato de cobre (II ) y otra de sulfato de Cinc ambas de concentración 0,1 M.

Un puente salino (tubo en U) de nitrato de potasio entre las dos disoluciones. Los extremos del tubo los taponamos con fibra de vidrio.

También puede ponerse una disolución y su electrodo en un vaso poroso (como un tiesto de barro) y éste en un vaso mayor que contenga la otra disolución y su electrodo. El vaso poroso hace la misma función que el puente salino: introduce iones nitrato, e iones potasio en las disoluciones para neutralizarlas.

Funcionamiento
En el vaso de la izquierda se produce la oxidación del Zn que pasa de la placa de cinc a la disolución como catión Zn2+.

Zn ——› Zn2+ + 2e- ; V1= + 0,76 v

Los dos electrones que deja en la placa cada átomo de cinc que pasa a la disolución escapan por el cable exterior hasta la placa de Cu. En la disolución los iones SO4 = y los Zn2+ ya no están en equilibrio ya que ahora hay un exceso de iones Zn2+. Para neutralizarla los iones nitrato del puente salino se introducen en la disolución.

En el vaso de la derecha, cuando los electrones llegan a la placa de Cu, se produce una reducción del Cu+2 de la disolución a Cu metal:

Cu2+ + 2e- ——› Cu ; V2= + 0,33 v

La disolución de sulfato de Cu, inicialmente neutra, tiene ahora un exceso de iones sulfato al haberse depositado el Cu y para neutralizarla pasan a ella los iones K+ del puente salino.

El puente salino se encarga de mantener neutras las dos disoluciones ya que en caso contrario sería imposible la circulación de los electrones. La lámina de Zn pierde masa, y la de Cu la gana.

La reacción global en la pila será una reacción redox:

Zn + Cu2+ ——› Zn2+ + Cu y su potencial 0,76 v + 0,33 v = 1,09 v.

A nosotros nos dio 1,226 v: mucha precisión -tres decimaless- para un polímetro barato y probablemente no muy bien calibrado, pero como se ve en la foto es el dato que hemos obtenido.

En toda pila se producen dos procesos: una reducción y una oxidación simultáneas.

Hemos logrado que por el cable exterior circulen los electrones que hemos sacado de la placa metálica y que al mismo tiempo circulen iones a través de las disoluciones.

Con este circuito cerrado logramos sacar los electrones de la materia y hacerlos circular.