Fabricacion de pilas con materiales de desecho

FABRICACIÓN DE PILAS CON MATERIALES DE DESECHO

Las reacciones de oxidación-reducción constituyen la base fundamental de la electroquímica; y las pilas, son una excelente forma de abordar los fenómenos electroquímicos. Las pilas son dispositivos eléctricos con los que los alumnos están muy familiarizados, pues se encuentran en todos los juguetes eléctricos. Esta experiencia constituye unaexcelente forma de enseñarles cómo funcionan estos dispositivos. A continuación se describe cómo fabricar dos tipos de pilas, la primera de ellas, usando una disolución de cloruro sódico y dos trozos metales diferentes, es fácil de construir, pero muy poco eficiente; la segunda, usando sulfato de cobre en lugar de cloruro sódico, es bastante más eficiente, aunque es un poco más difícil de fabricar.Estas experiencias requieren cierto tiempo de preparación y realización (30 min.), por lo que conviene realizarlas en el laboratorio.
Para la construcción de la pila con NaCl el material y los reactivos necesarios no son nada son peligrosos. Si que es preciso tomar precauciones en el caso del sulfato de cobre, siendo conveniente usar guantes para su manipulación.
Para construir estas pilas senecesita cinc, cloruro sódico (sal común) y por supuesto, una disolución de sulfato de cobre. Además, se necesitan cuatro vasos o recipientes, una cucharilla, papel de filtro de café, o incluso papel de cocina, 1 metro de cable eléctrico, cinta aislante y un diodo LED (del inglés, Light Emission Diode), para comprobar que la pila funciona. El cinc puede extraerse de una pila salina gastada (HerediaAvalos, 2005), mientras que el diodo LED se puede adquirir en una tienda de electrónica. A la luz del material y de los reactivos utilizados en esta experiencia, conviene destacar que no entraña peligro alguno;
La primera pila se construye usando una disolución de NaCl (dos cucharaditas de sal en unos 200 ml de agua), un trozo de cinc y un par de cables eléctricos de cobre. En un vaso con unos 100ml de disolución de NaCl se sumerge un cable de cobre, previamente pelado, y un trozo de cinc al que se le ha enlazado otro cable de cobre (en este caso hay que evitar sumergir el cobre en la disolución). De esta forma se ha montado una pila en la que uno de los electrodos es de cobre y el otro de cinc. También puede usarse como electrodo un trozo de una tubería de cobre. Para evitar que loselectrodos se muevan conviene pegarlos con cinta aislante o sujetarlos al vaso con clips. Las reacciones que tienen lugar en cada uno de los electrodos son:

Zn _ Zn2+ + 2e- (ánodo – oxidación)
2H+ + 2e- _ H2; Cu2+ + 2e- _ Cu(cátodo – reducción)

Conviene destacar que la concentración de H+, resultado de la disociación del agua, y la de Cu2+, que pueda haber en equilibrio con el cobre metal, sonmuy bajas, por lo que en el cátodo se produce la reducción de ambas especies. Así pues, la intensidad de corriente y el voltaje son bajos porque las concentraciones de las especies que
deben reducirse también lo son, por ejemplo, [H+] ~ 10–7 para pH ~ 7.
Para comprobar el funcionamiento de la pila se enlaza un cable a cada uno de los del diodo LED y se conectan con los cables de los electrodos,que se encuentran sumergidos en la disolución. Conviene recordar que un diodo sólo luce cuando se enlaza con la polaridad adecuada. Probablemente el diodo LED no luzca, en cuyo caso se debe montar otra pila como la anterior y conectarla en serie a la primera, esto es, el electrodo de cinc de una de las pilas se conecta al electrodo de cobre de la otra pila. Se debe montar tantas pilas como seanecesario, al final el diodo LED lucirá. En general basta con tres pilas montadas en serie.

A continuación se construirá una pila más eficiente, haciendo uso del sulfato de cobre. Se toman dos vasos y se vierte la disolución de sulfato de cobre en uno de ellos. En la otra se vierte una disolución de cloruro sódico. Seguidamente se construye un puente salino mojando un trozo de papel de filtro de...