Autor: Santiago Ferrera Escudero
Área: Física y Química
Nivel: Bachillerato
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Autor: Santiago Ferrera Escudero |
Nivel: Bachillerato |
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Una pila es un dispositivo capaz de producir energía
eléctrica mediante una reacción química. Realiza
el proceso inverso a la electrólisis.
La pila requiere que se produzcan dos reacciones, una
de oxidación, en la que se liberen electrones, y otra de reducción,
donde se aporten electrones, en electrodos distintos, de modo que
entre ambos se establezca un flujo de electrones.
Para que el sistema funcione espontáneamente
es necesario que la variacion de la función de Gibbs global sea
negativa. Al sistema se le llama célula o pila galvánica
y al conjunto de cada electrodo con su disolución asociada, semipila
o semicélula.
A cada electrodo se le asigna un potencial normal o
estándar correspondiente al de reacción de reducción.
Por ejemplo: Zn2+ + 2e- ---- Zn Eº = -0,763 V El potencial normal corresponde a una pila en la que
el otro electrodo fuera de hidrógeno, que se toma como patrón.
El conjunto de la célula se escribe de modo que la reacción
sea espontánea de izquierda a derecha. La fases se separan con
un barra vertical y las células con una doble barra. Zn | Zn2+ | | Cu2+ | Cu correspondería a la reacción
global. El simbolo | | nos indica la presencia de un puente salino,
normalmente disolución de KCl
Zn + Cu2+ ----- Zn2+ + Cu
El potencial se calcula mediante la ecuación
de Nernst (1889)
donde Eº es el potencial normal, n el número de electrones que se intercambian en la reacción, log significa logaritmo decimal y Red y Ox las concentraciones de la forma reducida y oxidada. Escrita la ecuación para todo el proceso, donde el subíndice d indica electrodo de la derecha e i el de la izquierda. Convencionalmente se escribe la ecuación de modo que el electrodo que se reduce (cátodo), se escribe a la derecha. En este caso, el cátodo corresponde al electrodo positivo. Construcción de la pila Daniell Material * Dos vasos de precipitados de 250 cm3. * Un tubo en U. * Dos bolitas de algodón. * Electrodos de cinc y cobre. Pueden ser recuperados. * Optativo: electrodos de aluminio y plomo o estaño. Si se usa aluminio se tendrá la precaución de, inmediatamente antes de usarlo, limpiarlo con una disolución de hidróxido de sodio y aclararlo bien con agua destilada. * Galvanómetro o detector del paso de corriente Reactivos * Disoluciones 1 M de sulfato de cobre y 1 M sulfato de cinc y disolución saturada de cloruro de potasio. Realización * Se verterán 150 cm3 de las disoluciones de sulfato de cinc y cobre en cada uno de los vasos. * Se llenará el tubo en U de disolución de cloruro de potasio y se taparán ambas bocas con una bolita de algodón. * Se introducirán los electrodos en las disoluciones y se invertirá con cuidado el tubo en U situando en las bocas los electrolitos correspondientes. * Se medirá la tensión con el Gavanómetro. Es conveniente disponer el montaje de modo fijo para ir estudiando la evolución de la pila a lo largo del tiempo. Una versión simplificada de la pila se puede hacer con dos vasitos de polipropileno, los electrodos correspondiente y un papel de filtro impregnado de disolución de cloruro de potasio que actuará de puente salino. 
Los alumnos podrán preparar otras pilas cuyo potencial calcularán previamente utilizando la ecuación de Nenrst. Si se toman medidas a lo largo de una semana, se puede observar el efecto de la polarización. |
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1. Escribe las
reacciones que tienen lugar en el ánodo y en el cátodo. |
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| RECURSOS | |||||||||||||||||||||
| LA GRAN PREGUNTA |
El alumno deberá construir un pila Galvánica con una fuerza electromotriz ( f.e.m. ) de 1,5 voltios, para lo cual deberá hacer uso de la serie de potenciales de reducción que vienen tabulados. Así mismo indicará los electrodos más idóneos y asequibles que se encuentren en el mercado. |
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En cada respuesta se tendrá en cuenta la nomenclatura química,
la formulación de iones así como el proceso anódico
y el proceso catódico. |
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CRÉDITOS |
Quiero
agradecer a D. Francisco Muñoz de la Peña su enseñanza
, gracias a él, ha sido posible elaborar esta página. http://www.aula21.net http://fresno.cnice.mecd.es/~avaler3 http://nti.uji.es/~jordi/">nti.uji.es/~jordi/ |
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Plan para la Organización
de la Información 
