Pilas

Objetivo
Tener un conocimiento más amplio sobre las aplicaciones de reacciones de óxido reducción en la vida diaria, conocer la estructura y funcionamiento de los distintos tipos de pilas.
Resumen
LAS PILAS
Son células electroquímicas en las que tiene lugar espontáneamente un proceso de oxido-reducción que produce energía eléctrica. Consiste en un electrolito, un electrodo positivo y otronegativo..
Electrolito: Es un conductor iónico; un electrodo da los electrones y el otro los recibe. Al conectar los electrodos a la carga se produce una corriente eléctrica.
Puente salino: es un tubo en forma de U que contiene una disolución concentrada de electrolito inerte respecto al proceso redox. Cumple tres funciones:
Permite el contacto eléctrico entre las disoluciones.
Impide que lasdisoluciones se mezclen.
Mantiene la neutralidad eléctrica de cada semipila.
Una pila se forma a partir de dos semirreacciones separadas, una ocurre al introducir la lamina de zinc que contiene iones cúpricos, el cobre metalico se deposita sobre la lamina, analizando el contenido de la disolución se detecta la presencia de iones zinc. A medida que transcurre el proceso la lamina de zinc se vadisolviendo y perdiendo peso, mientras que lo gana la de cobre al depositarse cobre metalico sobre ella. Al cabo de cierto tiempo la pila se agota.
Los electrones se liberan en el ánodo y fluyen fuera de él, se otorga al ánodo un signo negativo. Los electrones fluyen desde el cátodo a la solución, de esta manera se da un signo positivo al cátodo.
Las pilas se pueden clasificar inicialmente en dosgrandes grupos:
 Primarias o pilas que se agotan por haberse convertido la energía química en electrica, no es posible recuperar el estado de la carga.
 Secundarias o baterias en las que la transformación de la energia química es reversible, se pueden recargar.
PILAS PRIMARIAS
La más común es la pila seca. El electrolito es una pasta que consiste en una mezcla de cloruro de amonio y cloruro dezinc. Produce una fuerza electromotriz de unos 1,5 V.
Ánodo: Zn0  Zn2+ + 2e-
Cátodo: 2MnO2 + 2NH4+ + 2e-  Mn2O3 + 2NH3 + H2O
Reacción global:
Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl + Zn2  2ZnCl2 + Mn2O3 + 2NH3 + H2O
Pila de zinc-óxido de mercurio, conocida como batería de mercurio. El electrodo negativo es de zinc, el electrodo positivo de óxido de mercurio y el electrolito es una disolución de hidróxido depotasio, produce unos 1,34 V.
Pila de combustible
Mecanismo electroquimico en el cuanl la energia de una reaccion quimica se convierte directamente en electricidad. No se acaba ni necesita ser recargada.
Consiste en un ánodo en el que se inyecta combustible y un cátodo en el que se introduce un oxidante. Los electrodos de una pila de combustible están separados por un electrolito iónicoconductor.
Su reacción es_
Ánodo: 2H2 + 4OH-  4H2O + 4e-
Cátodo: O2 + 2H2O + 4e-  4OH-
Los electrones generados en el ánodo se mueven por un circuito externo que contiene la carga y pasan al cátodo. El voltaje en este caso es de unos 1,2 V pero disminuye conforme aumenta la carga.
PILAS SECUNDARIAS
Acumulador o pila secundaria, puede recargarse revistiendo la reacción química. Es una batería deplomo y ácido, contiene series pilas conectadas en serie, se usa en vehículos. Puede producir una corriente eléctrica suficiente para arrancar un motor; sin embargo, se agota rapidamente. El electrolito es una solución diluida de ácido sulfúrico, el electrodo negativo es de plomo y el positivo de dióxido de plomo.
Ánodo: Pb + SO4  PbSO4 + 2e-
Cátodo: PbO2 + SO4 + 2H+  PbSO4 + H2O
Reacciónglobal:
PbO2 + SO4 + 2H2SO4  2PbSO4 + 2H2O
En el acumulador se proporciona energía eléctrica desde una fuente exterior; que se almacena en forma de energía química. Una pila secundaria puede descargarse una y otra vez. Se agota porque el ácido sulfúrico se transforma gradualmente en agua y sulfato de plomo. Al recargar la pila las reacciones químicas se revierten hasta que los productos químicos...