Pilas

Pilas galvánicas.-

También llamadas pilas voltaicas o simplemente pilas, están basadas en procesos electroquímicos en los que se produce una corriente eléctrica a partir de una reacción redox espontánea. En la siguiente figura se representa una celda galvánica llamada pila Daniel.

El recipiente de la izquierda contiene una disolución acuosa de nitrato de Zn (1 M ) y una barra metálica de Znque actúa como electrodo. El recipiente de la derecha contiene una disolución acuosa de nitrato cúprico 1 M y una barra metálica de cobre (electrodo). Cada recipiente recibe el nombre de semipila o semicelda.
Ambos recipientes están unidos entre si por el llamado puente salino cuya finalidad es mantener las dos disoluciones en contacto eléctrico, evitando el contacto físico.
El voltímetrointercalado indica flujo de corriente eléctrica debido a las reacciones espontaneas que se producen:
* Recipiente izquierda.-
Zn (s) Zn +2 + 2 e - ( oxidación)
La varilla de Zn se está disolviendo y por tanto diminuye su peso.
* Recipiente derecha.-
Cu +2 + 2 e - Cu (s) ( reducción )
Los iones Cu +2 se reducen y se depositan en la varilla de cobre aumentando su peso.
Ánodoes el electrodo donde se produce la oxidación = polo negativo de la pila.
Cátodo es el electrodo donde se produce la reducción = polo positivo de la pila.

Puente salino.-

En la disolución donde se encuentra la lámina de Zn hay cada vez más iones Zn +2 frente a la concentración de iones NO3– mientras que en la disolución donde se encuentran la lámina de cobre hay cada vez más cantidad deiones NO3– frente a los iones Cu+2. Para mantener la neutralidad eléctrica en el circuito interno se introduce el puente salino que es un tubo lleno de una disolución saturada de un electrolito fuerte (NaCl, KCl, NaNO3 etc.). La misión del puente salino es restablecer la neutralidad eléctrica de ambas disoluciones de tal forma que se produce un desplazamiento de los aniones hacia el ánodo paramantener o compensar el déficit aniónico mientras que hacia el cátodo se produce un desplazamiento de los cationes para compensar el déficit catiónico.

* Una disolución y un electrodo constituye una semipila o semicelda.
* La unión externa mediante un hilo conductor constituye el circuito externo para los electrones que se desplazan desde el ánodo hacia el cátodo.
* En el circuito internolos aniones van hacia el ánodo y los cationes hacia el cátodo.
* En una pila, en el ánodo se produce la oxidación y es el polo negativo de la misma, mientras que en el cátodo se produce la reducción y es el polo positivo.

En la construcción de las pilas se utilizan normalmente dos tipos de electrodos:

* Láminas de la misma especie que los cationes.
* Electrodos de platino ocarbono – grafito que actúan como electrodos inertes sobre todo en las reacciones del tipo gas – ión ( Cl2 2Cl- ) o ión – ión ( Fe+2 Fe+3 )

Para evitar dibujar montajes del tipo indicado en la figura se usa un diagrama o esquema para representar una pila. En el caso de la pila Daniel estudiada la notación es:

Zn(s) / Zn+2 (1M) // Cu+2 (1M) / Cu(s)

La reacción global que se produce es:Zn + Cu+2 Zn+2 + Cu

Potencial de celda.-

El voltímetro intercalado en el circuito indica una diferencia de potencial ( d.d.p ) que se llama potencial de celda o potencial de electrodo o fuerza electromotriz de la pila ( f.e.m. ), que depende de la naturaleza de las especies que intervienen y de la temperatura.
El potencial de celda o f.e.m de la pila es un dato útil yfundamental pues es una medida de la tendencia de los reactivos a pasar a productos. Cuanto más elevado es su valor más desplazada está la reacción en el sentido en que está escrita y viceversa.
Al potencial de celda se le asigna signo positivo (+) cuando la reacción es espontánea hacia la derecha y signo negativo ( - ) si la reacción es espontánea hacia la izquierda.
Cuando las medidas del...