Celdas voltaicas

Celdas voltaicas
Una batería se compone de una o más celdas voltaicas. Cuando las celdas están conectadas en serie (con la terminal positiva de una conectada a la terminal negativa de otra).
Se puede decir que una celda voltaica posee una fuerza electromotriz (fem) que mueve los electrones del ánodo al cátodo a través de l circuito externo. El origen de la fem es una diferencia de energíapotencial entre los dos electrodos de la celda. La fem de la celda se llama potencial de celda, y se mide en volts. El potencial de celda en condiciones estándar se conoce como la fem estándar o potencial estándar de celda, y se denota como Eºcelda.
Se puede determinar un potencial estándar de reducción, Eºred, para una media reacción individual. Esto se consigue comparando el potencial de la mediareacción con el del electrodo estándar de hidrogeno.
2H+ (ac, 1 M) + 2e-
H2 (g, 1atm) Eºred = 0 V
Las celdas voltaicas se usan ampliamente como fuentes convenientes de energía cuya virtud primordial es la de ser portátiles. Aunque cualquier reacción redox espontánea puede servir como base de una celda voltaica, la fabricación de una celda comercial que emplea una reacción redox especificapuede requerir un ingenio considerable. Sin embargo estas celdas no son apropiadas n general para uso comercial por que tienen una resistencia interna elevada. Esto significa que el flujo fe corriente dentro de la celda, debido al movimiento de los iones dentro de los compartimientos de la celda y del puente electrolítico, es limitado. A causa de esta restricción existe una resistencia. Enconsecuencia, si intentamos tomar una corriente grande, el voltaje abruptamente.
Las celdas voltaicas no pueden competir todavía con otras fuentes de comunes de energía con base únicamente en el costo. El costo de la electricidad que se obtiene de una pila ordinaria para una lámpara de mano es del orden de 80 dólares por kilowatt-hora. En comparación, la energía eléctrica que suministran las plantasgeneradoras de electricidad le cuesta normalmente al consumidor menos de 10 centavos de dólar por kilowatt-hora.
Acumulador de plomo
Inventado en 1859 por Gastón Planté, el acumulador de plomo sigue utilizándose en automóviles, camiones y aviones. El acumulador contiene un grupo de células conectadas en serie. Cada célula consiste en una placa de plomo, otra de óxido de plomo, y una disoluciónelectrolítica de ácido sulfúrico.
Una de las baterías más comunes y de mayor utilidad es el acumulador de plomo de 12 V esta integrado por seis celdas, cada una de las cuales produce 2 V. El cátodo de cada celda esta compuesto de plomo. Ambos electrodos están inmersos en ácido sulfúrico. Las reacciones de electrodo que ocurren durante la descarga son como sigue:
Cátodo PbO2 + SO4-2 (ac)+ 4H+ (ac)+2e-PbSO4 (s)+ 2H2O (l)
Anode PB(s) + SO4-2(ac) PbSO4 (s) + 2e-
PbO2(s) +PB(s) +4H+ (ac) +2So4-2(ac) 2PbSO4(s) + 2H2O (l)
(20.19)
Los reactivos Pb y PbO2, entre los cuales se lleva acabo la transferencia de electrones, sirven como electrodos. Puesto que los reactivos son sólidos, no hay necesidad de separar la celda en compartimientos anódico y catódico; el Pb y el PbO2 no pueden tener contactofísico directo entre si a menos que la placa de un electrodo toque a otra. Para medir que los electrodos se toquen se colocan separadores de madera o fibra de vidrio entre ellos. Par aumentar la reducción de corriente, cada celda contiene un cierto número de placas anódicas y catódicas.
El uso de una reacción cuyos reactivos y productos son sólidos ofrece otra ventaja. Puesto que los sólidos seexcluyen del cociente de reacción, Q, las cantidades relativas de Pb(s), PbO2(s) y PbSO4(s) no tienen efecto alguno sobre la fem del acumulador de plomo, lo que contribuye a que la batería mantenga una fem relativamente constante durante la descarga. La fem caria un poco con el uso por que la concentración de H2SO4 durante la descarga.
Una ventaja del acumulador de plomo es que se puede recargar....