Alumno

9. Cuando usamos la pila los electrones empiezan a fluir desde el ánodo (el lado negativo de la pila) a través el aparato que estemos alimentando y regresan al cátodo (la parte positiva de la pila).
Este flujo de energía de la batería resulta en una disminución del voltaje (nivel de energía) de la pila. En otras palabras, a medida que se usa la pila, el voltaje disminuye ya que el ánodo y elcátodo sufren cambios electroquímicos.
Este intercambio de energía continuará hasta que el ánodo no pueda liberar electrones y el cátodo no pueda recibirlos.
10. Componentes de la pila
Las pilas son generadores Portátiles que convierten la energía química en eléctrica. Por sus características químicas, pueden considerarse residuos nocivos con presencia de metales pesados.
Las pilas alcalinas,están compuestas por dióxído de manganeso y zinc, y las comunes por zinc y carbono.
Respecto a las micropilas, existen diferentes clases: las constituidas por zinc-aire, las alcalinas, las de óxido de plata, las de lítio y 1as óxido de mercurio, habiendo una larga lista de otros componentes.
Según estudios especializados, una micro pila de mercurio, puede llegar a contaminar 600.000 litros de agua,una de zinc-aire 12.000 litros, una de óxido de plata 14.000 litros y una pila común 3.000 litros.

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11. Reacciones químicas
El contenedor de una pila seca de zinc-carbono es un recipiente metálico de zinc. Éste contiene una capa de pasta acuosa de cloruro de amonio, NH4Cl, con cloruro de zinc, ZnCl2, separada por una capa de papel de una mezclade polvo de carbón y óxido de manganeso (IV) (MnO2), que está alrededor de una varilla de carbono (grafito).6

Sección transversal de una pila de zinc-carbono:
1 - Botón metálico superior (+).
2 - Barra de carbono (electrodo positivo)
3 - Vasija de zinc (electrodo negativo)
4 - óxido de manganeso(IV)
5 - pasta húmeda de cloruro de amonio (electrolito)
6 - Base metálica (-).

Esquema deuna pila de zinc-carbono.
1- En una pila seca, el envase exterior de zinc es el polo negativo. El zinc es oxidado según la siguiente semireacción.
Polo Negativo - (Ánodo - Oxidación):

2- Una varilla de grafito rodeada por un polvo que contiene óxido de manganeso (IV) es el polo positivo. El dióxido de manganeso se mezcla con polvo de carbono para aumentar la conductividad eléctrica. En estemedio de reacción, el manganeso se reduce de un estado de oxidación de (+4) a (+3). La semirreacción es la siguiente:
Polo Positivo + (Cátodo - Reducción):

3- Reposición de los iones hidronio y formación de amoníaco, a partir del electrolito de cloruro de amonio.

4- Las moléculas resultantes de amoniaco actúan como ligandos formando un complejo del ion zinc (II), el ion diaminzinc (II):5- Este complejo reacciona con los iones cloruro, Cl-, del cloruro de amonio:

La ecuación general resultante es:

[editar]Mecanismo concurrente
Hay otras posibles reacciones concurrentes por lo que a veces el paso 2 (reducción del manganeso) puede escribirse como:
2 MnO2(s) + H2(g) → Mn2O3(s) + H2O(l)
donde el H2 proviene del NH+4(aq) según la reacción:
2 NH+4(aq) + 2 e- → H2(g) + 2NH3(aq)
y finalmente el NH3 se combina con el Zn2+, lo que conduce a la ecuación general, muy semejante al proceso antes descrito pues el manganeso también posee estado de oxidación +3:
Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 NH+4(aq) → Mn2O3(s) + Zn(NH3)2 (aq)2+ + H2O(l)

La batería tiene una fuerza electromotriz, fem, de ε=1,5 V. El valor aproximado de la fuerza electromotriz está relacionado con la complejidad dela reacción catódica de reducción del manganeso. La semirreacción del ánodo (zinc) es relativamente simple con un potencial de reducción conocido. Las reacciones secundarias y el agotamiento de las sustancias químicas activas aumenta la resistencia interna de la batería, y esto hace que la fuerza electromotriz disminuya.
12. Tipos de pilas
- Pilas ácidas y alcalinas de óxido de manganeso
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