Las pilas o celdas eléctricas son fuentes de corriente continua que se reconocen por tener disponible un voltaje (fuerza electromotriz), con una capacidad de entregar corriente eléctrica (expresada en amperio/ hora que dependerá de su masa química activa).
Al interior de la pila suceden muchas reacciones químicas, que en su gran mayoría contribuyen a generar muchos electrones que van a parar al polo negativo de la pila o ánodo (donde en el material se produce un estado de oxidación) de la pila, mientras que en el cátodo o polo positivo (se acumulan los cationes o cargas positivas en el que el material reduce su estado de oxidación y solo reciben electrones por circuito externo mediante la conexión de un alambre conductor)
Para recordar!
ánodo : oxidación :: cátodo : reducción
Al interior de la pila suceden muchas reacciones químicas, que en su gran mayoría contribuyen a generar muchos electrones que van a parar al polo negativo de la pila o ánodo (donde en el material se produce un estado de oxidación) de la pila, mientras que en el cátodo o polo positivo (se acumulan los cationes o cargas positivas en el que el material reduce su estado de oxidación y solo reciben electrones por circuito externo mediante la conexión de un alambre conductor)
Para recordar!
ánodo : oxidación :: cátodo : reducción
Al cerrar externamente el circuito eléctrico con un hilo metálico unido a un bombillo de linterna (receptor o carga) los electrones fluyen de inmediato completando el recorrido, cuando llegan al polo positivo o ánodo (y es cuando hacen que el bombillo se ilumine convirtiendo aproximado el 25 % de la electricidad en luz y el resto en calor).
El voltaje o tensión eléctrica de la pila está determinado por el "potencial de oxidación " químico del material de los electrodos usados en la pila (capacidad de ceder electrones),la concentración química y la cantidad de electrones en juego entre las "semi-reacciones químicas".
El amperaje depende de la superficie de las placas, la distancia entre ellas y la velocidad de reacción de los químicos en juego, determinándose así una baja resistencia eléctrica interna como señal de mayor capacidad en Amperios/hora.
El nombre de la pila lo determinan los elementos químicos activos usados, por ejemplo pilas de carbón-zinc, de níquel-cadmio, níquel metal-hidróxido.
Aclaración: cuando una pila recibe electricidad del exterior, el cátodo pasa ha ser de polaridad negativa (como normalmente usamos el término) y ánodo pasa ha ser de polaridad positiva, esto solo sucede cuando la pila está clasificada como pila secundaria, y es por todos conocida como pila recargable.
Todas las pilas se pueden recargar pero son más eficientes en éste proceso las pilas secundarias.
Las pilas o celdas, (por ejemplo las de ácido plomo) establecen una "zona transicional entre dos estados de la materia" cuando se cargan, creando en la electrolisis (recomposición en otras moléculas mediante la electricidad) gases y en la descarga síntesis de sustancias, por lo que produce un precipita citado o una sedimentación que es contraproducente en el buen funcionamiento de la pila.
La antecesora de la pila de carbón-zinc seca es la pila de Le Clanché húmeda.
Elaboración de una pila experimental:
La pila propuesta lleva como ánodo o electrodo negativo una lámina de zinc y como cátodo o electrodo positivo una lámina de cobre,(o también una barra de carbón de una pila seca común).
* Electrólito: un 5 a 10% de ácido sulfúrico industrial en agua.
* Despolarizante: 5 gramos de bicromato de potasio, por cada 100 ml.de solución ácida.
*Electrodos: Lámina de zinc y lámina de cobre de 4 x 4 cm.(superficie activa),para suministrar 0,9 voltios. Lámina de zinc de 4 x 4 cm y una barra de carbón de una pila tipo D, para suministrar 1,1 voltios.
Recomendaciones:
--Juntar lo máximo posible los electrodos sin que se toquen.
--Remover o mezclar permanentemente el electrólito, también podría ser con una bomba de aire de acuario!
--El bombillo testigo usado es de 1,5 voltios de 0,3 Amperios.
Nota: hay que tener cuidado en el manejo del ácido sulfúrico, por afectar la piel y dañar la ropa.
Al combinarlo con agua se recomienda vaciar el ácido al agua y no al revés para que no se produzca “la reacción de agua en aceite caliente” que es peligrosa!, por salpicar bruscamente.
El bicromato de potasio (K2Cr2O7) es una sustancia tóxica que debe ser manipulada con guantes plásticos, ésta sustancia química aísla o reduce la posibilidad de que el electrodo de zinc pierda su función, por cubrirse de burbujas de hidrógeno, produciendo a cambio moléculas de agua.
Recomendaciones: El metal zinc se puede obtener de una pila AA común, ya que el recipiente de ellas es de ese metal.
Para la manipulación de las sustancias químicas es aconsejable la compañía del docente o persona idónea.
Use recipientes de vidrio o plástico de boca ancha para evitar las corrosiones del ácido.
| Símbolo de una pila eléctrica
(el sentido real del flujo eléctrico lo determinan las cargas negativas que salen del polo negativo de la pila.
El sentido convencional, es el usado en los cálculos teóricos, en ellos se asume que las cargas salen del polo positivo, cuando en realidad no es cierto, pero desde el punto vista matemático ésto no altera los resultados)
Inicialmente ésta aparente contradicción la manejo Benjamín Franklin,quien acuño o utilizó por primera vez el termino positivo y negativo. |
La tensión eléctrica de una pila se representa con una "E", y se considera como una elevación de voltaje, mientras que el voltaje visto o reflejado en los receptores o cargas es llamado caída de tensión y se representa con "v." o "U".
Un conjunto de pilas interconectadas físicamente de forma que sus voltajes se puedan sumar, se llama batería.
Las pilas comerciales comunes según su tamaño o tiempo de duración se clasifican en "AAA", "AA","C" y ;"D", produciendo todas 1,5 voltios con la aclaración de que la tipo D tiene más corriente para entregar durante una hora, a esto se conoce como capacidad y se mide en Amperio/hora.
Nota: cuando conectamos pilas en serie podemos aumentar el voltaje pero disminuimos la capacidad de entrega de amperaje, porque la resistencia interna de las pilas se suma:
I = n.E/(n.r+Rl)
En donde I es la intensidad o corriente del circuito.
n: número de pilas o baterías en serie.
E: voltaje de cada pila o batería
r: resistencia interna de la pila o batería.(E/Máxima)
RL: resistencia de la carga externa.
Se recomienda para mejores resultados que las pilas o baterías interconectadas sean de las mismas características físicas y químicas.
LA ENERGÍA ENTREGADA POR UNA PILA DEPENDE DE SU TAMAÑO
Cuando los dos electrodos de un componente reciben electricidad, corriente continua (del exterior), el polo de dicho elemento que recibe los electrones será el cátodo (K) y el otro polo complementario es el ánodo, ésta polaridad precisamente es lo que hace que algunos dispositivos y componentes electrónicos se comporten de forma diferente o sencillamente se dañen (se alteren si le invertimos la
polaridad sugerida por el fabricante).
