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Batería con limones

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1. La base científica

 El fundamento de las pilas y acumuladores es la transformación de la energía química en eléctrica, mediante reacciones de oxidación-reducción producidas en los electrodos, que generan una corriente de electrones.

 Cuando se unen mediante un hilo metálico dos cuerpos entre los cuales existe una diferencia de potencial, se produce un paso de corriente que provoca la disminución gradual de dicha diferencia. Al final, cuando el potencial se iguala, el paso de corriente eléctrica cesa. Para que la corriente siga circulando debe mantenerse constante la diferencia de potencial.

 Funcionamiento de una pila electroquímica

pila

El funcionamiento de una pila es sencillo, consiste básicamente en introducir electrones en uno de los extremos de un alambre y extraerlos por el otro. La circulación de los electrones a lo largo del alambre constituye la corriente eléctrica. Para que se produzca, hay que conectar cada extremo del alambre a una placa o varilla metálica sumergida en un electrolito que suele ser una solución química de algún compuesto iónico.

 Cuando ese compuesto se disuelve, las moléculas se dividen en iones positivos y negativos, que se mantienen separados entre sí por efecto de las moléculas del líquido. El electrolito que utilizó Volta era ácido sulfúrico; cada una de sus moléculas, al disolverse en agua, se descompone en dos protones H+ (iones positivos) y un ion sulfato SO4- (ion negativo).

 Las varillas metálicas de cobre y cinc constituyen los electrodos, que deben ser sumergidos en el electrolito sin que lleguen a entrar en contacto. La placa de cobre es el electrodo positivo o ánodo y la placa de cinc el electrodo negativo o cátodo.

 Al reaccionar el electrolito con las varillas se produce una transmisión de electrones, que han sido extraídos de la placa de cinc, hacia la placa de cobre, con lo que los átomos de cinc son oxidados e incorporados a la disolución, según la reacción:

 Zn ?> Zn2++ 2e-

 Esto ocurre así y no al revés, del cobre al cinc, porque los átomos de cinc tienen más tendencia que los de cobre a ceder electrones.

 En la varilla de cobre se produce una reducción de los iones hidrógeno H+ de la disolución, ya que los electrones liberados por los átomos de cinc recorren el hilo conductor hacia la placa de cobre y son captados por los H+, que se convierten en átomos de hidrógeno y escapan en forma de gas. Estos electrones en movimiento son los que originan la corriente eléctrica.

 Por su parte, los iones SO4- reaccionan con los cationes Zn2+ y se convierten en moléculas de sulfato de cinc.

 2 H~+2e —> H2

 Zn2+ + SO42- —> ZnSO4

 Cuando se corta la conexión exterior entre las placas, los electrones no pueden desplazarse a lo largo del hilo de una placa a a otra, con lo que se interrumpe la reacción.

 El dispositivo funciona mientras existan átomos de cinc para formar el sulfato correspondiente. Cuando la placa de cinc se ha desintegrado por completo ya no puede producirse la reacción, por lo que la pila ya no tiene uso. Por este motivo, las pilas de este tipo reciben el nombre de pilas primarias.

2. Método paso a paso

  1. Realizamos dos pequeños cortes en un limón.500px-Cut-the-lemon-Step-03
  2. Introducimos en los cortes del limón una moneda y un trozo de papel de aluminio.exp-limon4
  3. En la moneda conectamos el alambre/cable. Para fijarlo bien, utilizamos un clip o unas pinzas y hacemos lo mismo en el papel de aluminio.pinzas
  4. Repetimos los puntos 1, 2 y 3 para los 3 limones que faltan. Conectamos los limones en serie, buscando un resultado como en la imagen.limones1
  5. Al final, conectamos los limones finales de la serie: se conecta la moneda de un limón y el aluminio del limón del otro extremo al medidor de corriente. NOTA: Podemos reemplazar el medidor con un led.exp-limon8
  6. Espere unos minutos para que la corriente fluya y el medidor comenzará a marcar o el led se encenderá.  Si esto no funciona así, asegúrese de que todas las conexiones están bien. También puede mover las tiras de aluminio más cerca de los tubos de cobre (pero no tan cerca que se tocan). Asegúrese también de que el limón tiene suficiente electrolito (jugo, con limones secos no funcionará).

 3. Explicación y conclusiones

 La moneda (Cobre) y el papel de aluminio (Aluminio) funcionan como electrodos, causando una reacción electroquímica mediada por el jugo de limón que genere una pequeña cantidad de corriente eléctrica.

Tal como se explicó anteriormente, se produce una reacción electroquímica entre el aluminio (ánodo o polo negativo), el cobre (cátodo o polo positivo), y el limón jugo (el electrólito). Esta reacción genera una corriente eléctrica.

Técnicamente ocurren la oxidación y la reducción.

En el ánodo, el cinc (zinc) es oxidado:

Al ? Al 2+ – 2 e-

En el cátodo, se reduce el cobre:

Cu+++ 2e- ? Cu

Por lo tanto los electrones se desplazan del ánodo (aluminio) al cátodo (cobre).electrolito

4. Algunos ejemplos cotidianos de las conclusiones

  • Una alternativa común a los limones son las patatas o las manzanas. Cualquier fruta o vegetal que contenga ácido u otro electrolito puede ser usado.
  • Se pueden utilizar otras combinaciones de metales como magnesio y cobre, zinc y cobre, etc.

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1 Comentario

  1. secondarytile
    roxana
    19 agosto, 2013 at 20:16 · Responder

    Me Gusto Mucho

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