Temas Selectos de Química
Maestra: Margarita Graciela Lezama Cohen
CCH SUR
UNAM
QUÍMICA I Y II
EXPERIMENTO 16
LA PILA VOLTAICA
INTRODUCCIÓN
En 1780 Luis Galvani, profesor de anatomía de la Universidad de Bolonia, Italia, al realizar un experimento, observó que las ancas de una rana recién muerta se crispaban y pataleaban al tocárselas con dos barras de metales diferentes. La explicación del fenómeno la dio poco tiempo después Alejandro Volta, profesor de física de la Universidad de Pavía, Italia, quien descubrió que la causa de tales movimientos crispantes de las ancas de la rana se hallaban en el paso de una corriente eléctrica producida por los dos metales diferentes.
Investigó como producir electricidad por reacciones químicas y en 1800, después de una amplia experimentación, inventó un dispositivo que se conoce como pila voltaica. Colocó una serie de pequeñas placas de cinc y plata, en pares, una arriba de la otra, separando cada par de placas por una tela humedecida con agua salada; el conjunto produjo una corriente eléctrica y fue este el origen de la primera pila eléctrica. Pronto la perfeccionó reemplazándola por una pila de dos elementos; cobre y cinc, sumergidos en una solución de ácido sulfúrico contenida en un recipiente.
En esta sencilla forma de pila primaria, las placas de cinc y de cobre están separadas por el electrolito. Si se conectan con un alambre, la corriente eléctrica fluye a través del conductor, pero tan pronto como el circuito se interrumpe porque el alambre se desconecta, deja de fluir.
PROBLEMA
¿Es posible generar electricidad con placas de diferentes metales separadas por un paño mojado en una solución ácida, básica o salina?
MARCO TEÓRICO
¿QUÉ ES UNA PILA VOLTAICA?
La pila voltaica o pila primaria es un tipo de pila electroquímica en la que se aprovecha el flujo de electrones desde un ánodo, formado por una sustancia reductora (que se oxida), hacia el cátodo formado por una sustancia oxidante (que se reduce), para generar electricidad.
FUNCIONAMIENTO DE UNA CELDA VOLTAICA
Una celda voltaica es una celda electroquímica que utiliza una reacción química para producir energía eléctrica. Las partes importantes de una pila voltaica: el ánodo es el electrodo donde ocurre la oxidación. El cátodo es un electrodo donde se produce la reducción.
¿EN QUÉ CONSISTE?
La estructura fundamental de una pila consiste en dos elecrodos, metálicos en muchos casos, introducidos en una disolución conductora de la electricidad (electrolito).
APLICACIÓN EN LA VIDA COTIDIANA
La energía de la celda se transforma en energía eléctrica. Todas tienen un lado positivo o electrodo positivo y uno negativo. Las cámaras eléctrónicas, las baterías recargables de la computadora, los marcapasos, los radios, los celulares y algunos de los aparatos eléctricos.
HIPÓTESIS
En la celda voltaica, que es un dispositivo experimental para generar electricidad mediante una reacción redox espontánea, se llevará a cabo una reacción química espontánea que podrá generar energía eléctrica y suministrarla a un circuito externo.
PLAN EXPERIMENTAL
MATERIALES
7 Monedas de cobre
5 Arandelas galvanizadas
Papel
Vinagre
Led rojo
Plato de plástico
PROCEDIMIENTO
Preparar un paquete para cada grupo con 7 monedas de cobre, 5 arandelas recubiertas de zinc, al menos 5 trozos de papel más o menos del tamaño de las monedas y un led.
Armar la pila de la siguiente manera:
Mojar los papeles con unas gotas de vinagre.
Para construir una celda de la batería, comienza con una base de monedas de cobre, luego un trozo de papel mojado y después una arandela galvanizada. Apila 4 o 5 celdas: moneda - papel - arandela - moneda - papel... - arandela. Luego, coloca el terminal más largo del led tocando las monedas de la base y el más corto tocando la arandela de arriba.
DISCUSIÓN
Si las monedas, los papeles y las arandelas están apilados correctamente, el led ilumina suavemente con una pila de 4 celdas y más intensamente con 5 celdas.
La energía, que el led transforma en luz, viene de una reacción redox. Podemos entenderla como un «intercambio» en electrones entre el zinc —que prefiere ser iones Zn2+ en solución (vinagre en este experimento)— y los iones Cu2+ en la capa de óxido de la moneda, que prefieren ser simplemente cobre sin carga. El zinc de la arandela se «oxida»
