La Pila VoltaicaLa Pila Voltaica

Alessandro VoltaAlessandro VoltaAlessandro Volta nació y fue educado en Como, Alessandro Volta nació y fue educado en Como, Lombardía. Recibió una educación básica y media Lombardía. Recibió una educación básica y media humanista, pero al llegar a la enseñanza superior, humanista, pero al llegar a la enseñanza superior, optó por una formación científica.optó por una formación científica.En el año 1785 fue nombrado profesor de física de En el año 1785 fue nombrado profesor de física de la Escuela Real de Como. Un año después, Volta la Escuela Real de Como. Un año después, Volta realizó su primer invento, un aparato relacionado realizó su primer invento, un aparato relacionado con la electricidad. Con dos discos metálicos con la electricidad. Con dos discos metálicos separados por un conductor húmedo, pero unidos separados por un conductor húmedo, pero unidos con un circuito exterior. De esta forma logra por con un circuito exterior. De esta forma logra por primera vez, producir corriente eléctrica continua, primera vez, producir corriente eléctrica continua, inventando el electróforo perpetuo, un dispositivo inventando el electróforo perpetuo, un dispositivo que una vez que se encuentra cargado, puede que una vez que se encuentra cargado, puede transferir electricidad a otros objetos, y que genera transferir electricidad a otros objetos, y que genera electricidad estática. electricidad estática. Alessandro Alessandro Volta comunicó su descubrimiento de la pila a la Volta comunicó su descubrimiento de la pila a la Royal Society londinense el 20 de marzo de 1800. La Royal Society londinense el 20 de marzo de 1800. La comunicación de Volta fue leída en audiencia el 26 comunicación de Volta fue leída en audiencia el 26 de junio del mismo año, y tras varias reproducciones de junio del mismo año, y tras varias reproducciones del invento efectuadas por los miembros de la del invento efectuadas por los miembros de la sociedad, se confirmó el descubrimiento y se le sociedad, se confirmó el descubrimiento y se le otorgó el crédito de éste..otorgó el crédito de éste..

Alessandro VoltaAlessandro VoltaEn septiembre de 1801, Volta viajó a París En septiembre de 1801, Volta viajó a París aceptando una invitación del emperador aceptando una invitación del emperador Napoleón Bonaparte, para exponer las Napoleón Bonaparte, para exponer las características de su invento en el Instituto de características de su invento en el Instituto de Francia. El propio Bonaparte participó con Francia. El propio Bonaparte participó con entusiasmo en las exposiciones. El 2 de entusiasmo en las exposiciones. El 2 de noviembre del mismo año, la comisión de noviembre del mismo año, la comisión de científicos distinguidos por la Academia de las científicos distinguidos por la Academia de las Ciencias del Instituto de Francia encargados de Ciencias del Instituto de Francia encargados de evaluar el invento de Volta emitió el informe evaluar el invento de Volta emitió el informe correspondiente aseverando su validez. correspondiente aseverando su validez. Impresionado con la batería de Volta, el Impresionado con la batería de Volta, el emperador lo nombró conde y senador del emperador lo nombró conde y senador del reino de Lombardía, y le otorgó la más alta reino de Lombardía, y le otorgó la más alta distinción de la institución, la medalla de oro al distinción de la institución, la medalla de oro al mérito científico. El emperador de Austria, por mérito científico. El emperador de Austria, por su parte, lo designó director de la facultad de su parte, lo designó director de la facultad de filosofía de la Universidad de Padua en 1815.filosofía de la Universidad de Padua en 1815.Sus trabajos fueron publicados en cinco Sus trabajos fueron publicados en cinco volúmenes en el año 1816, en Florencia. Los volúmenes en el año 1816, en Florencia. Los últimos años de vida los pasó en su hacienda en últimos años de vida los pasó en su hacienda en Camnago, cerca de Como, donde falleció el 5 Camnago, cerca de Como, donde falleció el 5 de marzo de 1827.de marzo de 1827.

Pila VoltaicaPila Voltaica

Historia de la pila Historia de la pila voltáicavoltáica

Origen de la Pila Voltaica:Origen de la Pila Voltaica:            En 1780 Luis Galvani, profesor de anatomía de la             En 1780 Luis Galvani, profesor de anatomía de la Universidad de Bolonia, Italia, al realizar un experimento, Universidad de Bolonia, Italia, al realizar un experimento,

observó que las ancas de una rana recién muerta se crispaban y observó que las ancas de una rana recién muerta se crispaban y pataleaban al tocárselas con dos barras de metales diferentes. La pataleaban al tocárselas con dos barras de metales diferentes. La explicación del fenómeno la dio poco tiempo después Alejandro explicación del fenómeno la dio poco tiempo después Alejandro Volta, profesor de física de la Universidad de Pavía, Italia, quien Volta, profesor de física de la Universidad de Pavía, Italia, quien

descubrió que la causa de tales movimientos crispantes de las descubrió que la causa de tales movimientos crispantes de las ancas de la rana se hallaban en el paso de una corriente eléctrica ancas de la rana se hallaban en el paso de una corriente eléctrica

producida por los dos metales diferentes.            producida por los dos metales diferentes.            

Investigó como producir electricidad Investigó como producir electricidad por reacciones químicas y en 1800, por reacciones químicas y en 1800, después de una amplia experimentación, después de una amplia experimentación, inventó un dispositivo que se conoce inventó un dispositivo que se conoce como pila voltaica. Colocó una serie de como pila voltaica. Colocó una serie de pequeñas placas de cinc y plata, en pequeñas placas de cinc y plata, en pares, una arriba de la otra, separando pares, una arriba de la otra, separando cada par de placas por una tela cada par de placas por una tela humedecida con agua salada; el conjunto humedecida con agua salada; el conjunto produjo una corriente eléctrica y fue este produjo una corriente eléctrica y fue este el origen de la primera pila eléctrica. el origen de la primera pila eléctrica. Pronto la perfeccionó reemplazándola Pronto la perfeccionó reemplazándola por una pila de dos elementos; cobre y por una pila de dos elementos; cobre y cinc, sumergidos en una solución de cinc, sumergidos en una solución de ácido sulfúrico contenida en un ácido sulfúrico contenida en un recipiente.recipiente.

En esta sencilla forma de pila primaria, las placas de cinc y de En esta sencilla forma de pila primaria, las placas de cinc y de cobre están separadas por el electrolito. Si se conectan con un cobre están separadas por el electrolito. Si se conectan con un alambre, la corriente eléctrica fluye a través del conductor, pero alambre, la corriente eléctrica fluye a través del conductor, pero tan pronto como el circuito se interrumpe porque el alambre se tan pronto como el circuito se interrumpe porque el alambre se desconecta, deja de fluir. Esta pila no dura indefinidamente, ya desconecta, deja de fluir. Esta pila no dura indefinidamente, ya que el ácido sulfúrico ataca al cinc, y cuando éste se consume, la que el ácido sulfúrico ataca al cinc, y cuando éste se consume, la pila se agota. Para reactivarla, será necesario reponer la placa de pila se agota. Para reactivarla, será necesario reponer la placa de cinc y el ácido del electrolito. Debido a las reacciones químicas cinc y el ácido del electrolito. Debido a las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la pila, se desprenden pequeñas que tienen lugar dentro de la pila, se desprenden pequeñas burbujas de hidrógeno que se adhieren al electrodo de cobre y burbujas de hidrógeno que se adhieren al electrodo de cobre y forman una capa aislante; cuando esto sucede, la corriente no forman una capa aislante; cuando esto sucede, la corriente no pasa y se dice que la pila está polarizada. Para eliminar este pasa y se dice que la pila está polarizada. Para eliminar este inconveniente, se agregan ciertas sustancias químicas que se inconveniente, se agregan ciertas sustancias químicas que se combinan con el hidrógeno y evitan los efectos polarizantes.combinan con el hidrógeno y evitan los efectos polarizantes.                      

Principios de funcionamiento Principios de funcionamiento

Aunque la apariencia de cada una de estas Aunque la apariencia de cada una de estas celdas sea simple, la explicación de su celdas sea simple, la explicación de su funcionamiento dista de serlo y motivó una funcionamiento dista de serlo y motivó una gran actividad científica en los siglos XIX y gran actividad científica en los siglos XIX y XX, así como diversas teorías.XX, así como diversas teorías.

Las pilas básicamente son dos electrodos Las pilas básicamente son dos electrodos metálicos sumergidos en un líquido, sólido o metálicos sumergidos en un líquido, sólido o pasta que se llama electrolito. El electrólito pasta que se llama electrolito. El electrólito es un conductor de iones.es un conductor de iones.

Cuando los electrodos reaccionan con el Cuando los electrodos reaccionan con el electrolito, en uno de los electrodos (el electrolito, en uno de los electrodos (el ánodo) se producen electrones (oxidación), y ánodo) se producen electrones (oxidación), y en el otro (cátodo) se produce un defecto de en el otro (cátodo) se produce un defecto de electrones (reducción). Cuando los electrones (reducción). Cuando los electrones sobrantes del ánodo pasan al electrones sobrantes del ánodo pasan al cátodo a través de un conductor externo a la cátodo a través de un conductor externo a la pila se produce una corriente eléctrica.pila se produce una corriente eléctrica.

Como vemos, en el fondo se trata de una Como vemos, en el fondo se trata de una reacción de oxidación y otra de reducción reacción de oxidación y otra de reducción que se producen simultáneamente.que se producen simultáneamente.

Principios Físicos.Principios Físicos. El voltaje, tensión o diferencia de El voltaje, tensión o diferencia de

potencial que produce un elemento potencial que produce un elemento electroquímico viene determinado electroquímico viene determinado completamente por la naturaleza de las completamente por la naturaleza de las sustancias de los electrodos y del sustancias de los electrodos y del electrolito, así como por su electrolito, así como por su concentración. Walther Nernst obtuvo el concentración. Walther Nernst obtuvo el premio Nobel de química de 1920 por premio Nobel de química de 1920 por haber formulado cuantitativamente y haber formulado cuantitativamente y demostrado las leyes que rigen este demostrado las leyes que rigen este fenómeno. La conexión de elementos en fenómeno. La conexión de elementos en serie permite multiplicar esta tensión serie permite multiplicar esta tensión básica cuanto se quiera.básica cuanto se quiera.

Las propiedades puramente eléctricas de Las propiedades puramente eléctricas de una pila se representan mediante el una pila se representan mediante el modelo adjunto. En su forma más sencilla modelo adjunto. En su forma más sencilla está formado por una fuente de tensión está formado por una fuente de tensión perfecta —es decir, con resistencia perfecta —es decir, con resistencia interna nula— en serie con un resistor interna nula— en serie con un resistor que representa la resistencia interna. El que representa la resistencia interna. El condensador de la versión más compleja condensador de la versión más compleja es enormemente grande y su carga simula es enormemente grande y su carga simula la descarga de la pila. la descarga de la pila.

Una vez fijada la tensión, la ley de Ohm Una vez fijada la tensión, la ley de Ohm determina la corriente que circulará por la carga determina la corriente que circulará por la carga y consecuentemente el trabajo que podrá y consecuentemente el trabajo que podrá realizarse. Estos condicionamientos físicos se realizarse. Estos condicionamientos físicos se representan en el modelo de generador como representan en el modelo de generador como una resistencia interna por la que pasaría la una resistencia interna por la que pasaría la corriente de un generador ideal, es decir, de uno corriente de un generador ideal, es decir, de uno que pudiese suministrar una corriente infinita al que pudiese suministrar una corriente infinita al voltaje predeterminado.voltaje predeterminado.

Conforme la célula se va gastando, su Conforme la célula se va gastando, su resistencia interna va aumentando, lo que hace resistencia interna va aumentando, lo que hace que la tensión disponible sobre la carga vaya que la tensión disponible sobre la carga vaya disminuyendo, hasta que resulte insuficiente disminuyendo, hasta que resulte insuficiente para los fines deseados, momento en el que es para los fines deseados, momento en el que es necesario reemplazarla. Las actuales pilas necesario reemplazarla. Las actuales pilas alcalinas tienen una curva de descarga más alcalinas tienen una curva de descarga más suave que las previas de carbón; su resistencia suave que las previas de carbón; su resistencia interna aumenta proporcionalmente más interna aumenta proporcionalmente más despacio.despacio.

Cuando se necesita una corriente mayor que la que puede Cuando se necesita una corriente mayor que la que puede suministrar un elemento único, siendo su tensión en cambio la suministrar un elemento único, siendo su tensión en cambio la adecuada, se pueden añadir otros elementos en la conexión adecuada, se pueden añadir otros elementos en la conexión llamada en paralelo, es decir, uniendo los polos positivos de llamada en paralelo, es decir, uniendo los polos positivos de todos ellos, por un lado, y los negativos, por otro. Este tipo de todos ellos, por un lado, y los negativos, por otro. Este tipo de conexión tiene el inconveniente de que si un elemento falla conexión tiene el inconveniente de que si un elemento falla antes que sus compañeros, o se cortocircuita, arrastra antes que sus compañeros, o se cortocircuita, arrastra irremisiblemente en su caída a todos los demás.irremisiblemente en su caída a todos los demás.

Como todas las reacciones químicas, las que se producen Como todas las reacciones químicas, las que se producen dentro de una pila son sensibles a la temperatura, acelerándose dentro de una pila son sensibles a la temperatura, acelerándose normalmente cuando ésta aumenta, lo que se traducirá en un normalmente cuando ésta aumenta, lo que se traducirá en un pequeño aumento de la tensión. Más importante es el caso de pequeño aumento de la tensión. Más importante es el caso de la bajada, pues cuando se alcanzan las de congelación muchas la bajada, pues cuando se alcanzan las de congelación muchas pilas pueden dejar de funcionar o hacerlo defectuosamente, pilas pueden dejar de funcionar o hacerlo defectuosamente, cosa que suelen advertir los fabricantes. Como contrapartida, cosa que suelen advertir los fabricantes. Como contrapartida, si se almacenan las pilas refrigeradas, se prolongará su buen si se almacenan las pilas refrigeradas, se prolongará su buen estado.estado.

DIFERENCIAS ENTRE PILAS DIFERENCIAS ENTRE PILAS VOLTÁICAS Y VOLTÁICAS Y

ALCALINASALCALINASLa pila voltaica:La pila voltaica:

Una pila voltaica aprovecha la electricidad de una reacción química espontánea para Una pila voltaica aprovecha la electricidad de una reacción química espontánea para encender una bombilla (foco). Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de encender una bombilla (foco). Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de

ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como electrodos. ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como electrodos. El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones fluir El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones fluir

entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el circuito entre los entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el circuito entre los dos sistemas se completa (como se muestra a la derecha), la reacción genera una dos sistemas se completa (como se muestra a la derecha), la reacción genera una

corriente eléctrica. Obsérvese que el metal de la tira de cinc se consume (oxidación) corriente eléctrica. Obsérvese que el metal de la tira de cinc se consume (oxidación) y la tira desaparece. La tira de cobre crece al reaccionar los electrones con la y la tira desaparece. La tira de cobre crece al reaccionar los electrones con la

disolución de sulfato de cobre para producir metal adicional (reducción). Si se disolución de sulfato de cobre para producir metal adicional (reducción). Si se sustituye la bombilla por una batería la reacción se invertirá, creando una célula sustituye la bombilla por una batería la reacción se invertirá, creando una célula

electrolítica.electrolítica.

Pila alcalinaPila alcalina

También denominada de ferroníquel, sus electrodos son También denominada de ferroníquel, sus electrodos son láminas de acero en forma de rejilla con panales láminas de acero en forma de rejilla con panales rellenos de óxido niqueloso (NiO), que constituyen el rellenos de óxido niqueloso (NiO), que constituyen el electrodo positivo, y de óxido ferroso (FeO), el electrodo positivo, y de óxido ferroso (FeO), el negativo, estando formado el electrolito por una negativo, estando formado el electrolito por una disolución de potasa cáustica (KOH). Durante la carga disolución de potasa cáustica (KOH). Durante la carga se produce un proceso de oxidación anódica y otro de se produce un proceso de oxidación anódica y otro de reducción catódica, transformándose el óxido niqueloso reducción catódica, transformándose el óxido niqueloso en niquélico y el óxido ferroso en hierro metálico. Esta en niquélico y el óxido ferroso en hierro metálico. Esta reacción se produce en sentido inverso durante la reacción se produce en sentido inverso durante la descarga.descarga.

Tipos de pilasTipos de pilas

• • Pilas ácidas y alcalinas de óxido de manganeso Pilas ácidas y alcalinas de óxido de manganeso de uso común y generalizado en diferentes artefactos, algunas de ellas riesgosas por su de uso común y generalizado en diferentes artefactos, algunas de ellas riesgosas por su contenido de mercurio. contenido de mercurio. Se encuentran en el mercado en distintos formatos tales como A, AA, AAA. Se encuentran en el mercado en distintos formatos tales como A, AA, AAA. Categoría: Y29, Y34, Y35 Categoría: Y29, Y34, Y35

• Pilas de níquel-cadmio • Pilas de níquel-cadmio recargables, contenidas en parte de las baterías usadas para teléfonos celulares, son recargables, contenidas en parte de las baterías usadas para teléfonos celulares, son particularmente dañinos para el medio ambiente debido principalmente a su contenido particularmente dañinos para el medio ambiente debido principalmente a su contenido de cadmio. de cadmio. Categoría: Y26 Categoría: Y26

• Baterías de plomo ácido • Baterías de plomo ácido utilizadas mayormente en automotores. utilizadas mayormente en automotores. Categoría: Y34, Y31 Categoría: Y34, Y31 • Pilas de óxido de mercurio • Pilas de óxido de mercurio principalmente de formato botón, utilizadas en equipos especiales (por ejemplo principalmente de formato botón, utilizadas en equipos especiales (por ejemplo cámaras fotográficas, relojes). cámaras fotográficas, relojes). Categoría: Y29Categoría: Y29

IntegrantesIntegrantes Roberto Carreño 103-10Roberto Carreño 103-10 Ian Gleason 103-23Ian Gleason 103-23 Fernando Lamoyi 103-32Fernando Lamoyi 103-32 Mario Jasso 103-31Mario Jasso 103-31 Héctor Ramírez 103-43Héctor Ramírez 103-43