GUIÓN:
1. ¿Qué son las pilas? Clasificación
2. Pila de mercurio
¿QUÉ SON LAS PILAS?
Las pilas son aquellos instrumentos que producen energía eléctrica mediante reacciones redox espontáneas. Para entenderlo mejor, cuando dos materiales conductores distintos se ponen en contacto, debido a la diferencia de sus potenciales de barrera (que significa que tienen distinta distribución de energía en sus bandas de conducción), se produce entonces una fuerza electromotriz, capaz de generar corriente eléctrica. Este es el fundamento de la pila eléctrica.
Están compuestas por dos electrodos, el cátodo(positivo) y el ánodo(negativo), conectados a dos terminales. En el cátodo se produce la reducción y en el ánodo la oxidación. La energía que se transfiere se cuantifica a través de la diferencia de potencial generada por la pila, la cual se mide en Volt (V).
Generalmente los electrodos están formados por metales o no metales en contacto directo con sus iones. Todos los valores de potenciales de reducción de los elementos y sus respectivos iones se encuentran tabulados en condiciones estándar, en una tabla de potenciales de reducción. Las condiciones estándar se refieren a una temperatura de 25°C y una concentración molar de los iones de 1M, para los gases una presión de 1 atmósfera.
Estos valores han sido calculados gracias a los electrodos de referencia, es decir, para saber el potencial de reducción del cobre por ejemplo, se forma la pila entre este y un electrodo de referencia cuyo valor se establece. El más usado ha sido el electrodo normal de hidrógeno, asignándole el valor 0. Por lo tanto si el valor de la pila entre este y el cobre da 0.336v, deducimos que el valor del potencial de reducción del Cu+2 a Cu es de 0.336v. Mientras mayor es este potencial significa que el elemento tiene más tendencia a reducirse que otro. Esto sirve para saber quien se oxidará y reducirá cuando enfrentamos dos elementos en una pila. El de mayor potencial se reducirá y de menor potencial se oxidará.
Gráficamente, la pila se representaría de esta manera:
Algunas utilidades de las pilas son predecir reacciones redox y calcular potenciales. Sin embargo, su mayor utilidad es producir corrientes eléctricas de pequeña intensidad, destinadas fundamentalmente al funcionamiento de aparatos portátiles de radio, televisión, calculadoras, relojes, juguetes, etc. y también como fuente de energía en los satélites artificiales. Para conseguir una fuerza electromotriz mayor, las pilas se asocian en baterías en serie, y la intensidad de corriente producida varía desde algunos miliamperios hasta los 400 amperios necesarios para el arranque del motor del avión. Casi todas las reacciones redox se pueden emplear para la construcción de pilas, aunque solamente algunas de ellas son rentables económicamente.
Las pilas se clasifican de dos formas:
-PRIMARIAS: En ellas a medida que se va produciendo energía se agota el combustible, por lo que en un momento determinado la pila se agota y no se puede regenerar. Las pilas primarias pueden ser húmedas o secas, según qué electrolito esté libre, en forma líquida o absorbido en un medio poroso.
- SECUNDARIAS: En ellas, el proceso de conversión de energía eléctrica es reversible. También se les llama acumuladores, y la pila se puede recargar haciendo pasar corriente eléctrica a través de ella.
Un tipo de pila primaria, la PILA DE MERCURIO:
También llamada pila de óxido de mercurio, o celda de mercurio. Es una batería electroquímica no recargable y utilizan una reacción entre el óxido de mercurio y electrodos de zinc en un electrolito alcalino. La tensión durante la descarga se mantiene prácticamente constante, a 1,35 voltios, y tiene una gran capacidad.
Esta pila consiste en un cilindro de acero inoxidable, en el cual hay un ánodo que es una amalgama de cinc y mercurio, en contacto con un electrolito sumamente alcalino que consta de óxido de cinc y óxido de mercurio (II).
Este tipo de pila nos lo encontramos en la mayoría de aparatos electrónicos que nos rodean .Desde la II Guerra Mundial las baterías de mercurio se convirtieron en una fuente de alimentación popular para dispositivos electrónicos portátiles. Además, se utilizan en forma de las pilas de botón para relojes, audífonos y calculadoras, y en formas más grandes para otras aplicaciones.
La reacción de reducción-oxidación que se produce en este tipo de pilas es:
El ánodo está formado por zinc amalgamado con mercurio. El cátodo está formado por una mezcla de óxido de mercurio y dióxido de manganeso, con una pequeña cantidad de grafito para que conduzca la electricidad. El electrolito puede estar constituido por hidróxido de sodio o hidróxido de potasio. En el caso de las de sodio, funcionan mejor a baja intensidad, y las de potasio a alta intensidad.
Algunas características de la pila, y a su vez ventajas, son:
- El voltaje prácticamente es constante, de 1.35 voltios.
- Tiene una densidad energética muy grande.
- Es muy estable ante los cambios de temperatura.
- Tiene un bajo nivel de autodescarga.
- El periodo de almacenaje es mucho mayor que el de otras pilas.
- Mantiene baja temperatura en fase de descarga.
- Tiene un tamaño muy reducido.
A pesar de las ventajas que tiene, este tipo de pilas son las más tóxicas, ya que contienen un 30% de mercurio, y al ser usadas se convierten en un residuo muy tóxico. Una sola pila de estas, de tan solo 2 gramos puede contaminar 600.000 litro de agua.
De hecho, la venta de las pilas de mercurio está prohibida en muchos países. Tanto ANSI y IEC han retirado las estándares para las baterías de mercurio.
Para el mantenimiento de estas pilas, y para contribuir a la vez con el medio ambiente, debemos colocar las pilas atendiendo a su polaridad, nunca mezclar las nuevas con las gastadas y no descuidarse de los compartimientos de la pila.
WEBGRAFÍA:
http://www.quimicayalgomas.com/quimica-general/electrolisis-y-pilas/
http://www.ifent.org/lecciones/electrodinamica/eldinami45.asp
http://www2.ulpgc.es/descargadirecta.php?codigo_archivo=4576
http://es.scribd.com/doc/50768813/La-bateria-de-mercurio
https://prezi.com/vfylkbu9cfxv/pila-de-mercurio/
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