PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LA PILA ELÉCTRICA

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En este post vamos a ver el principio de funcionamiento de una pila eléctrica. Una pila completa es más compleja, pero el proceso de oxidación-reducción que vamos a ver determina el principio de circulación de electrones. Es un experimento que además puedes hacer tu mismo con los materiales que te indicamos al final del post.

Una de las reacciones químicas más importantes (reacciones Redox) determina que al unirse 2 materiales con diferente potencial de oxidación, uno de los materiales se va a oxidar y el otro se va a reducir.

Al oxidarse un material, quiere decir que va a perder electrones, y el material que se reduce los va a ganar. Para que ocurra este intercambio de electrones, tiene que haber un contacto continuo entre ambos materiales. Por eso los medios acuosos son especialmente medios donde se facilita la oxidación-reducción de materiales.

OXIDACIÓN-REDUCCIÓN SULFATO COBRE Y HIERRO


Durante este proceso de oxidación-reducción, se consigue que fluyan electrones y por tanto se conduce electricidad.

Vamos a ver un ejemplo muy gráfico de este proceso de conducción de electricidad, y en concreto vamos a hacerlo entre el Sulfato de Cobre (CuSO4) y el Hierro Metal (Fe). Es un proceso que puedes hacer tu mismo en casa, aquí puedes encontrar el sulfato de cobre: Alquera.com - sulfato de cobre. El hierro puedes conseguirlo de cualquier placa, tornillo que tengas en casa (hierro , no acero inoxidable).

Cogemos una disolución de agua y sulfato de cobre e introducimos la chapa (o material) de hierro que tengas a mano:


A medida que pasa el tiempo verás como se va depositando el cobre de la disolución de sulfato de cobre sobre la chapa de hierro. El hierro coge una capa rojiza que es es cobre reducido. La disolución va perdiendo por otro lado el color azul.


REACCIONES QUE SE PRODUCEN


La generación de electricidad se va a generar por diferencia de potencial de oxidación. Vamos a ver los potenciales de cada uno de los componentes:

HIERRO: Fe2+(aq) + 2e- → Fe(s) 0.440V

SULFATO: SO42-(aq) + 4H+(aq) + 2e- → 2H2O(l) + SO2(g) -0.17V

COBRE: Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s) – 0.340V

En esta reacción encontramos el hierro que se va a oxidar y el cobre que se va a reducir. La disolución que va a conducir los electrones es sulfato de cobre. Si a esta disolución le añadimos sal común, aumentaremos la conductividad de la disolución y por tanto aumentaremos la transferencia de electrones.

La reacción producida es la siguiente.

CuSO4 + Al -> FeSO4 + Cu

La reacción producida en nuestro experimento finalizará cuando todo el Cobre que se encontraba en la disolución de sulfato de cobre se haya reducido y depositado sobre la placa de hierro. Puedes aprender más sobre reacciones electroquímicas visitando química para ingenieros y su artículos donde enseñan la definición de electroquímica.

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