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Pila Voltaica: Una Pila Química

Una pila voltaica enjaeza el trabajo eléctrico de una reacción química espontánea para puente un foco. Las fajas de cobre y zinc actúan como electrodos y el puente de sal (en este caso cloruro de potasio) permite fluir a los electrones entre las cubetas sin permitir la mezcla de las soluciones. Cuando el circuito que une los dos sistemas se completa (como se muestra en el lado derecho), la reacción genera corriente eléctrica. Note que el metal de la faja de zinc se agota (oxidación) y la faja aparece consumida. La faja de cobre se construye mientras los electrones adicionales reaccionan con la solución de sulfato de cobre para producir metal adicional (reducción). Reemplazar el foco con una pila deberá regresar la reacción, creando una celda electrolítica.

La mayoría de los compuestos químicos inorgánicos y algunos orgánicos, cuando

están en un estado fundido o cuando se disuelven en agua u otros líquidos, se ionizan; lo cual es, que sus moléculas son disociadas en componentes positiva y negativamente cargados, lo cual tiene la propiedad de conducir una corriente eléctrica. Si un par de electrodos se ponen en una solución de un electrolito, o un compuesto ionizable, y una fuente de corriente directa se conecta entre ellos, los iones positivos en la solución se mueven hacia el electrodo negativo y los iones negativos hacia los positivos. Para alcanzar los electrodos, los iones pueden ganar o perder electrones y se transforman en moléculas o átomos neutros, la naturaleza de las reacciones de un electrodo dependen de la diferencia potencial, o el voltaje, aplicado.

 

La acción de una corriente sobre un electrolito puede entenderse por medio de un ejemplo simple. Si el sulfato de cobre de sal se disuelve en la agua, se disocia en iones positivos de cobre e iones negativos de sulfato. Cuando una diferencia potencial se aplica a los electrodos, los iones de cobre se mueven al electrodo negativo, se descargan y se depositan sobre el electrodo como un cobre metálico. Los iones de sulfato, cuando se descargan en el electrodo positivo, son inestables y combinados con el agua de la solución para formar ácido sulfúrico y oxígeno. La tal descomposición ocasionada por una corriente eléctrica se llama el electrólisis.

 

En todos los casos, la cantidad de material evolucionaba en cada electrodo cuando la corriente se pasa mediante un electrolito sigue una ley descubierta por el físico y químico Británico Miguel Faraday. Esta ley afirma que la cantidad de material transformada en cada electrodo es proporcional a la cantidad de electricidad transferida mediante el electrolito; y que el peso de los elementos transformados es proporcional a los pesos equivalentes de los elementos, que es, a los pesos atómicos de los elementos divididos por sus valencias.

 

Todos los cambios químicos involucran un reagrupamiento o reajuste de los electrones en las sustancias reaccionantes; de aquí en adelante todos los cambios pueden denominarse como eléctricos por su comportamiento. Para producir una corriente eléctrica desde una reacción química, es necesario para tener una sustancia reducible, que es, una sustancia que puede ganar electrones fácilmente; y una sustancia oxidable, una que pueda ceder electrones fácilmente. Una reacción de este tipo puede entenderse desde la operación de un tipo simple de celda electroquímica, o pila. Si una varilla de zinc se pone en una solución diluida de ácido sulfúrico, el zinc, que se oxida fácilmente, perderá electrones, y los iones positivos de zinc se liberarán en la solución. Los electrones libres permanecen en la varilla de zinc. Si la varilla se conecta mediante un conductor a un electrodo metal - inerte que se pone en la solución ácida sulfúrica, los electrones fluirán alrededor de este circuito en la solución, donde ellos se tomarán arriba por los iones positivos de hidrógeno del ácido diluido. La combinación de los electrones y los iones produce el gas de hidrógeno, que aparece como burbujas sobre la superficie del electrodo. La reacción de la varilla de zinc y ácido sulfúrico produce una corriente en el circuito externo. Una pila electroquímica de este tipo es conocida como una pila primaria, o pila voltaica.

 

En el acumulador o pila de almacenaje, usualmente conocido como una celda secundaria, la energía eléctrica alimenta a la célula desde la fuente externa y Almacenada dentro de en forma de la energía química. La reacción química de una celda secundaria es reversible, procediendo en una de dirección cuando la célula esta siendo cargada, y en la dirección opuesta esta siendo descargada. Porque la reacción es de este tipo, una celda secundaria puede despedirse una vez y otra.