Las pilas se utilizan en nuestra vida diaria, pero ¿sabes exactamente cómo funciona y los tipos más comunes? Aprenda todo sobre estos dispositivos tan importantes.
Todo el mundo conoce una pila, pero ¿todo el mundo sabe realmente qué son estos dispositivos? Por eso hoy vamos a aprender sobre las baterías, su definición, funcionamiento y componentes principales.
En primer lugar, las baterías, o celdas galvánicas para ser más científicos, son dispositivos que transforman la energía química en energía eléctrica a través de un proceso espontáneo. En otras palabras, las baterías suministran energía al sistema hasta que finaliza una reacción química.
Por eso, y como las pilas se usan mucho en el día a día, hoy vamos a hablaros de ellas. Verificar.
¿Qué son las pilas?
Las baterías son básicamente dispositivos que producen corriente eléctrica a partir de reacciones químicas. En este caso, estamos hablando de la oxidación y reducción de los componentes metálicos que componen su estructura. Por ello, vamos a explicar en qué consiste cada una de estas reacciones a continuación:
- Oxidación : es la capacidad que tiene un material de perder electrones ;
- Reducción : es la capacidad de un material para ganar electrones.
Así, en una batería, los electrones salen de un componente y llegan a otro, formando así una corriente eléctrica. Este, que a su vez es capaz de hacer funcionar diversos dispositivos electrónicos, como controles, etc.
La primera batería creada fue inventada por Alessandro Volta, en el año 1800. En ese momento, el dispositivo, aún primitivo, estaba formado por discos de zinc y cobre separados por algodón empapado en salmuera. Así, tal conjunto de discos se colocó intercalados, uno encima del otro, formando una pila de discos. De ahí el nombre, porque formaba una pila de discos.
Funcionamiento de la batería
Sin embargo, para explicar cómo funciona una pila, usaremos el modelo de una de las primeras pilas jamás creadas, la pila Daniell. Compruébalo a continuación:
En la pila de Daniell, tenemos:
- Un ánodo de zinc (formado por una placa) sumergido en una solución formada por agua y sulfato de zinc (ZnSO 4 ). Cuando la placa de zinc se oxida, libera electrones, formando el catión Zn + 2 , que permanece en la solución. Como resultado, la placa se reduce de tamaño y la solución tiene un exceso de cationes;
- Un cátodo de cobre (formado por una placa) sumergido en una solución formada por agua y sulfato de cobre (CuSO 4 ). En la solución existen cationes de cobre (Cu +2 ), que al recibir electrones del ánodo se transforman en cobre sólido (Cu) y se adhieren a la placa. Con esto, la placa aumenta de tamaño y la solución es deficiente en cationes;
- Un puente salino, formado por una solución de agua y cloruro de potasio (KCl), que tiene cationes de potasio (K + ) y aniones de cloruro (Cl – ). Por lo tanto, durante el funcionamiento de la batería, los cationes del puente salino se mueven a la solución del cátodo y los aniones del puente salino se mueven a la solución del ánodo;
- Finalmente, un cable conductor conecta el ánodo con el cátodo.
Las baterías actuales siguen este mismo principio de funcionamiento, en el que un metal cede electrones a otro, a través de una solución conductora, y así produce corriente eléctrica.
Sin embargo, la diferencia aquí es que las baterías que se usan hoy en día están secas. Esto se debe a que no utilizan una solución líquida como electrolito, como en el ejemplo que se muestra arriba.
Componentes de una pila
Todas las baterías son esencialmente dos electrodos más un electrolito. Entonces tenemos:
- Ánodo: electrodo negativo en el que se produce la reacción de oxidación, es decir, pérdida de electrones;
- Cátodo: electrodo positivo en el que tiene lugar la reacción de reducción, es decir, ganancia de electrones;
- Solución electrolítica (puente salino): es el medio por el cual los electrones cedidos por el ánodo llegan al cátodo.
Ejemplos de pilas
Actualmente existe una gran variedad de baterías disponibles en el mercado. Sin embargo, las más comunes son las pilas ácidas (Leclanché) y las pilas alcalinas.
Pero además de estas, otros ejemplos son las baterías de litio y yodo y las baterías de mercurio y zinc. Entonces, conozcamos mejor a cada uno de ellos a continuación:
Célula ácida (célula de Leclanché)
Esta fue la primera celda desarrollada sin necesidad de soluciones líquidas. Hablamos de una batería capaz de producir un voltaje de alrededor de 1,5 V.
Así que las baterías ácidas se componen de:
- Un ánodo formado por zinc metálico;
- Un cátodo formado por una pasta con cloruro de amonio, agua, almidón y dióxido de manganeso;
- Un puente salino que sirve como conductor de electrones desde el cátodo al ánodo.
Este es un ejemplo de una batería que se usa a menudo en juguetes y dispositivos electrónicos en general (controles remotos, linternas, etc.).
Pila alcalina
La batería alcalina también tiene el mismo patrón de estructura que la batería común. Sin embargo, lo que la diferencia de las baterías comunes es la composición del ánodo y el cátodo. Esta batería es capaz de producir un voltaje de 1,5 V.
Entonces, estos son sus componentes:
- Un ánodo formado por zinc metálico o cadmio;
- Un cátodo formado por óxido de mercurio, óxido de níquel y yodo;
- Presenta en el material que compone el cátodo una base mixta.
Batería de litio y yodo
La batería de litio y yodo es más potente que las demás, ya que es capaz de producir un voltaje de alrededor de 2,8 V.
Por lo tanto, tiene los siguientes componentes:
- Un ánodo formado por una placa de litio;
- Un cátodo formado por un complejo de yodo.
El ejemplo más común de uso de este tipo de batería es en dispositivos marcapasos.
Pila de mercurio y zinc
Finalmente, la batería de mercurio-zinc, que produce un voltaje de alrededor de 1,35 V.
Sus componentes son:
- Un ánodo formado por una placa de zinc;
- Cátodo formado por una pasta con óxido de mercurio (HgO).
Este tipo de batería se usa comúnmente en relojes y calculadoras, entre otros dispositivos.
Entonces, ahora que has aprendido todo sobre las pilas, ¿qué tal si aprendes a hacer fuego usando una pila?