La batería se define como una serie de celdas conectadas en serie. Además, producen electricidad a partir de reacciones redox.
¿Qué piensas cuando escuchas el tema de la batería ? Algunas personas recordarán los dispositivos que dan vida a la electrónica como teléfonos celulares, computadoras, etc. Por otro lado, también puedes imaginar ese equipo musical tocado por músicos en conciertos de rock.
Las baterías utilizadas en los teléfonos móviles, y en muchos otros aparatos electrónicos, se caracterizan por ser un conjunto de baterías conectadas en serie. Es decir, en términos químicos, las baterías son dispositivos electroquímicos. Así, para que funcionen, dependen de reacciones de oxidación-reducción que dan como resultado una corriente eléctrica.
Los tambores que utilizan los músicos en los conciertos, por ejemplo, están formados por varios instrumentos que se tocan simultáneamente. Para que te hagas una idea, esta batería formulada con la intención de generar sonido ya era utilizada por los antepasados. Sin embargo, adquirió la forma tal como la conocemos solo a fines del siglo XIX.
¡Conozcamos un poco sobre los dos tipos de batería!
definicion de bateria
La primera batería de la historia fue construida por Alessandro Volta en 1800 en Italia. El químico y físico es considerado el pionero de la electricidad . Esto se debe a que fue el creador de la pila voltaica, además de descubrir el primer método para generar electricidad.
Como dispositivo químico, la batería también puede denominarse batería secundaria, batería secundaria o acumulador. Esto se debe a que son dispositivos que, en cuanto finaliza la carga, se pueden recargar. En este caso, las baterías primarias -baterías ordinarias- son aquellas que no se pueden recargar.
En este sentido, la formación de una batería consiste en la presencia de un ánodo (electrodo de carga positiva) y un cátodo (electrodo de carga negativa). Así, ambos electrodos están en contacto con un conductor eléctrico llamado electrolito.
De esta forma, el conjunto de celdas que forman una batería se conectan debido a la presencia del polo positivo y negativo de los electrodos. Por lo tanto, las conexiones pueden ocurrir en serie o en paralelo. Ante esto, una de las características que tienen las baterías es que se recargan cuando se agota la carga eléctrica que producen.
En este caso, una batería proporciona energía eléctrica a partir de reacciones de oxidación y reducción. Es decir, cuando ocurre la oxidación, el electrodo pierde electrones, mientras que en la reducción, el electrodo gana electrones. Entonces, cuando la batería deja de funcionar, significa que el electrodo de oxidación está terminado. Luego, con la recarga de la batería, se vuelve a formar el electrodo de oxidación.
tipos de pilas
Las baterías se clasifican según su finalidad. Ante esto, se utilizan en diferentes situaciones dependiendo de la demanda. Además, presentan diferentes elementos químicos en los electrodos. Verificar:
Batería de ácido sólido
Las baterías se caracterizan por la presencia de plomo metálico en el ánodo y dióxido de plomo (PbO 2 ) en el cátodo. Además, los electrodos se insertan en una solución acuosa con ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ).
En este sentido, la reacción electroquímica que se produce hace que el plomo metálico se oxide en el ánodo. Debido a esto, el electrodo pierde electrones. Luego, ocurre la interacción con los aniones sulfato (SO 4 -2 ), resultando en la sal sulfato de pepino II: Pb + SO 4 -2 → PbSO 4 + 2.
Al mismo tiempo, se reduce el dióxido de plomo presente en el cátodo. Luego interactúa con los iones H + y SO 4 -2 del ácido . A partir de esto, se forman agua y sulfato de pepino II: PbO 2 + 4H ++ + SO 4 -2 → PbSO 4 + 2H 2 O + 2.
Ante esto, este tipo de batería es muy utilizada en vehículos como:
- carros pasajeros
- camiones
- motocicletas
batería de níquel/cadmio
Se caracterizan por tener el ánodo formado por una aleación metálica de hierro y cadmio. Además, el cátodo presenta hidróxido de níquel III (NiO(OH) 2 ) en su formación. Además, los electrodos se sumergen en una solución acuosa, en este caso agua, además de hidróxido de potasio.
A partir de ahí, el cadmio se oxida en el ánodo. Como resultado, los electrones se pierden en la reacción. Luego hay interacción con los cationes hidróxido (OH – ): Cd + OH – → Cd(OH) 2 + 2.
Paralelamente, se produce una reducción del hidróxido de níquel III. Esto se debe a que el elemento entra en contacto con el agua presente en la solución, recibiendo los electrones que se perdieron en la primera reacción. Así, el hidróxido de níquel III gana electrones formando hidróxido de níquel II hidratado. Debido a esto, se liberan aniones de hidróxido: NiOOH + 2 H 2 O + 2e → Ni(OH) 2 .H 2 O + OH -.
En este sentido, este tipo de batería se utiliza en dispositivos como:
- Máquinas fotograficas
- Celulares
- Cuadernos
- Videocámaras
- teléfonos inalámbricos
- Juguetes electrónicos en general.
Batería de hidruro metálico/óxido de níquel
La reacción electroquímica que ocurre en la batería de hidruro metálico es similar a la que ocurre en la batería de níquel. Sin embargo, lo que hace que las dos reacciones sean diferentes es el uso de hidruro metálico en lugar de aleación de cadmio. Vale la pena recordar que el hidruro metálico es un elemento químico electronegativo, estando acompañado de un metal de las familias IA o IIA.
Ante esto, el proceso de oxidación en la batería de hidruro se lleva a cabo con hidrógeno. Es decir, se produce la pérdida de electrones y luego se produce la interacción entre los iones OH – . Como resultado, se forman agua y un metal. En relación al cátodo ocurre la misma reacción que en la batería de níquel, es decir, NiOOH + 2 H 2 O + 2e → Ni(OH) 2 .H 2 O + OH – .
batería de iones de litio
Se caracteriza por la formación del ánodo y el cátodo mediante la asociación de litio y grafito, además del óxido formado por litio y cobalto respectivamente. Así, el carbono se oxida en el ánodo y luego libera iones de litio y electrones: LiyC (s) → C (s) + yLi + .
Al mismo tiempo, los electrones llegan al cátodo junto con los iones de litio. Luego, los iones se incorporan al óxido que se formó con litio y cobalto en la reacción anterior. Debido a esto, hay un aumento en la cantidad de litio en el óxido: LiCoO (s) + Li ++ e → Li 2 CoO (s).
batería en ciencia
Las baterías, como ya hemos visto, son dispositivos que necesitan recargarse. Sin embargo, los científicos de la Universidad de California en Irvine han creado una batería que dura toda la vida. Y créanme, el descubrimiento ocurrió por accidente. Eso se debe a que los científicos estaban probando formas de reemplazar las baterías de litio líquido con opciones más seguras.
En uno de los intentos, descubrieron que al usar nanocables de oro recubiertos con un gel electrolítico, las baterías se volvían 400 veces más eficientes y resistentes que las baterías convencionales. De esta forma, la batería podría realizar hasta 200.000 ciclos de carga sin necesidad de recargarla. Dicho esto, una batería común se agota después de 7000 ciclos de energía como máximo.
Los nanocables de oro proporcionaron esta fuerza debido a su fina estructura, miles de veces más delgada que el cabello humano. Además, son estructuras que conducen la electricidad con mucha facilidad y tienen una superficie sobre la que se almacenan los electrones. De esta manera, los electrones se pueden transferir más fácilmente.
Esto significa que si las baterías de Irvine se usaran en dispositivos electrónicos, por ejemplo, tendrían una vida más larga que las baterías convencionales. Sin embargo, al estar fabricados con nanocables de oro, la producción en masa sería muy costosa. Así, los científicos estudian la posibilidad de sustituir el oro por algún metal común, como es el caso del níquel.
tambores en la musica
La batería, instrumento fundamental en las bandas, toma forma a finales del siglo XIX, a partir de ahí se crea un instrumento que reúne a varios otros instrumentos tocados simultáneamente. Sin embargo, nuestros antepasados ya utilizaban recursos similares a la batería para producir sonidos en los rituales sagrados.
Así, los «hombres de las cavernas» desarrollaron instrumentos elaborados con troncos de árboles y recubiertos con pieles de animales. Ante esto, los primeros instrumentos de percusión se encontraron en excavaciones en la región de Moravia en la República Checa. De esta manera, la batería se modernizó y ganó nuevas funciones a lo largo de los años.
Como resultado, los címbalos de metal, uno de los instrumentos que forman los tambores, surgieron en Asiria (actual territorio de Israel), durante el siglo XII a. C. El equipo se utilizó para reemplazar los tambores de una manera que producía un sonido muy diferente.
Evolución
Ya en el siglo XIV, la batería ganó nuevos materiales que se utilizaron para componer la estructura de los tambores. Además, el sonido que producen los batuques se hace más fuerte, llamando más la atención. Debido a esto, fueron utilizados en desfiles militares. En el siglo XVII, fue el turno de las orquestas de utilizar el instrumento en presentaciones.
Mientras tanto, en la década de 1890, se inventó el pedal y los tambores que tocaban diferentes personas ahora eran manejados por un percusionista. Así, el músico podía tocar todos los tambores simultáneamente. Así, en 1930 aparecieron los primeros tambores con charles, caja y bombo. Finalmente, en 1990 aparecieron las baterías electrónicas. Con la evolución, las pequeñas esferas imitan los sonidos de platillos y tambores, además de reproducir otros tipos de sonido.
¿Tu sabia?
- En 2019, los científicos John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham y Akira Yoshino ganaron el Premio Nobel de Química por crear la batería de iones de litio.
¿Qué te pareció el asunto? Si te ha gustado, corre a ver cómo se produce la Corrosión de Metales y qué es la Hidrólisis .