Un cole de altura

Experimento simple con un limón

CONSTRUCCIÓN DE UNA PILA CASERA

 

INTRODUCCIÓN

La pila de Daniell se construye con una lámina de cobre y otra de zinc introducidas en una disolución acuosa de sulfato de cobre. Ambas láminas, llamadas electrodos, se unen mediante un conductor electrónico (por ejemplo un hilo de cobre). En esta situación, los átomos de zinc se oxidan, pierden electrones y pasan a la disolución como iones positivos. Simultáneamente, los iones positivos de cobre que están en la disolución se reducen, ganan electrones y se depositan como átomos de cobre metálico sobre el electrodo de cobre.

Entre las reacciones que se presentan en el cátodo (electrodo con carga positiva), se encuentra la reacción de reducción ya que el cobre gana electrones. Lo que indica que la barra de cobre gana peso.

En cuanto a la reacción del ánodo (electrodo con carga negativa), se tiene una reacción de oxidación, puesto que el zinc pierde electrones, lo cuál significa que la barra de zinc pierde peso. (en nuestro experimento el zinc fue cambiado por clavos de acero, lo cual produciría la misma reacción).

Por lo tanto en una pila se está produciendo:

- Una reacción química de oxidación y otra de reducción

- Una corriente eléctrica de 1ª especie o electrónica a través del hilo que une los dos electrodos

- Una corriente eléctrica de 2ª especie o iónica a través de la disolución en la que están sumergidos los electrodos.

Si alguno de estos fenómenos deja de producirse, la pila deja de funcionar. Por ejemplo:

- Si se acaba el Acero o el Cu2+, no puede producirse la oxidación o la reducción. Esto es lo que ocurre cuando se “gasta” una pila.

- Si se abre el circuito electrónico, no puede producirse la corriente electrónica. Es lo que ocurre cuando apagamos el aparato eléctrico que “funciona a pilas”

 

OBJETIVO

Hacer una pila con materiales de fácil acceso y que sea funcional

Conocer el proceso de oxidación y reducción de los materiales utilizados

 

MATERIAL

  • Vaso de precipitados de 250 ml
  • Un trozo de tubería de cobre que esté limpia,
  • Clavos de acero (aleación de hierro y carbono)
  • Monedas de 1 centavo americano 19080 de latón (95% cobre, 5% zinc)
  • Caimanes eléctricos
  • Limones
  • Voltímetro
  • Tarjeta Musical
  • Espátula
  • Balanza Analítica
  • Parrilla eléctrica
  • Agitador magnético
  • Probeta de 100 ml.
  • Cámara fotográfica y de video
  • Piceta
  • Navaja

REACTIVOS

  • 10 ml de acido acético
  • 2 gr de cloruro de sodio
  • 2gr de cloruro de potasio
  • 2gr de Sulfato Cúprico hidratado.
  • 50 ml Agua destilada

PROCEDIMIENTO 1

Prueba 1 (con 1 limón).

  • Se lavaron las monedas y el clavo.
  • Se hicieron 2 cortes paralelos de aproximadamente 1.5cm de separación en el  limón.
  • Se colocó la moneda y el clavo, uno en cada corte
  • Se fijó uno de los extremos del caimán en la moneda y el otro extremo al voltímetro
  • Se fijó uno de los extremos del caimán al clavo y el otro extremo al voltímetro
  • Se registró la cantidad de voltaje
  • Se quitaron los extremos de los caimanes que estaban conectados al voltímetro
  • Se conectaron los caimanes a la tarjeta musical, el de la moneda al polo positivo y el del clavo al polo negativo, para comprobar el funcionamiento (ver equipo3video1.mov)

Prueba 2 (con 2 limones)

  • Se realizo el mismo procedimiento que en la prueba 1, con la diferencia de que se realizo una conexión en serie como se ve en la imagen 3 y en equipo3video2.mov.

PROCEDIMIENTO 2

Pila de Daniell

  • Se llena el Vaso de precipitados  con una dilución de acido acético  6:1.
  • Se le adiciono 2gr de cloruro de sodio.
  • Se le adiciono 2gr de cloruro de potasio.
  • Se le adiciono 2gr de Sulfato cúprico.
  • Se agito durante 1 minuto hasta que se disolvieron los solutos.
  • Se fijo uno de los extremos del caimán en la moneda y el otro extremo al voltímetro
  • Se fijo uno de los extremos del caimán al clavo y el otro extremo al voltímetro
  • Se sumergieron en la solución e inmediatamente se midió el voltaje
  • Se realizo la prueba de funcionamiento en la tarjeta musical.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

Imagen 1: En esta foto se muestra la forma en que fueron conectados los caimanes a los electrodos (clavo y moneda, respectivamente).

 

 

 

 

 

Imagen 2: Conexión a la tarjeta musical para hacer prueba de corriente eléctrica por medio del sonido de la tarjeta, hecho en principio con un solo limón.

En el equipo3video1.mov se puede apreciar como fueron conectados los caimanes al voltímetro y comprobación del voltaje producido por la pila orgánica.

 

Imagen 3: Aquí se observa la conexión en serie de las pilas orgánicas, así como el incremento de voltaje producido.

Equipo3video2.mov representa la forma en que los limones fueron conectados en serie y la existencia de un voltaje suficiente que hizo posible el funcionamiento de la tarjeta musical.

Imagen 4: Muestra la introducción de los electrodos a la solución.

Véase equipo3video3.mov para apreciar la forma en que el clavo fue oxidado con rapidez y la cantidad de voltaje producido mientras duró esta reacción.

 

Imagen 5: Éste es el resultado de la oxidación del clavo de acero debido a las altas concentraciones de cobre en la solución.
Las pilas tienen dos electrodos que suelen ser dos metales (en nuestro caso el clavo de acero y el pedazo de cobre y de la moneda) y un electrolito, que es la sustancia que permite conducir la corriente eléctrica (en nuestro caso es el vinagre y el limon). La pila que estamos fabricando tiene una intensidad de corriente muy baja(con el limón fue de … , con la conexión en serie fue de 1.643 y con la solución fue de…) por lo que sólo podemos hacer funcionar algo que requiera una potencia muy pequeña, como es el caso de la tarjeta musical.

CONCLUSION

En la batería de limón se produce una reacción redox espontánea que hace que se separen las cargas en los dos electrodos. La reacción comienza tan pronto como los dos electrones se conectan por medio de un conductor de manera que pueda fluir la corriente. Una celda electroquímica en la que espontáneamente se produce una reacción de oxidación-reducción para generar una diferencia de potencial se conoce como celda galvánica, en las cuales la energía química se transforma en energía eléctrica. Las celdas galvánicas a veces se llaman celdas voltaicas, pero ambos términos se refieren al mismo dispositivo.

En la batería de Daniell que fabricamos se obtuvo un voltaje muy bajo, que se disipo rápidamente, debido a que en nuestra solución había una concentración demasiado alta de cobre, lo cual hizo que nuestro clavo de acero se oxidara de manera muy rápida lo que provoco que al momento de realizar la prueba con la tarjeta musical ya no existiera el suficiente voltaje para hacerla funcionar.

La batería de limones es más eficiente y dura más tiempo.

BIBLIOGRAFIA

Fuente:

docencia.izt.uam.mx/docencia/alva/fqe09p/Equipo3ex3.doc

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