Electricidad, pilas y baterias ● Por Álvaro Perez, Raúl Soto, Sergio Escribano, y Alejando Lopez

Indice: ● Electrolisis: ● ·Definición ● ·Historia ● ·Proceso ● ·Aplicaciones ● Pilas Galvánicas ● ·Historia ● ·Procesos y elementos que las forman. ● ·Ejemplos ● Pilas recargables ● ·Carga ● ·Composición ● ·Tipos ● Tipos de baterías

Electrolisis del agua Definición La electrolisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el Cátodo Historia Fue descubierta accidentalmente en 1800 por Willian Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. Entre los años 1833 y 1836 el físico y químico inglés Michael Faradail desarrolló las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos.

Proceso Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).

Electrólisis del agua Consideraciones Nunca deben unirse los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a conseguir el proceso y la batería se sobrecalentará y quemará. Debe utilizarse siempre corriente continua, nunca corriente alterna La electrólisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto. Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposición a un catalizador. El segundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidades pequeñas de hidrógeno en presencia de oxígeno y el catalizador, de manera que el hidrógeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue. Lo contrario nunca debe hacerse.

Aplicaciones Producción de aluminio, litio,sodio, potasio y magnesio. Producción de hidróxido de sodio, ácido clorídrico, clorato de sodio y clorato de potasio. Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. Ver más en hidrógeno diatómico. La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de las piscinas. La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro. La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión. La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.

Pilas Galvánicas Las pilas (celdas) galvánicas, también son llamadas pilas voltaicas o electro-químicas, son células electro-químicas en las que tiene lugar espontáneamente un proceso de oxidación-reducción que produce energía eléctrica. Se forma cuando se introducen dos metales en un conductor de la electricidad. Historia En 1780, Luigi Galvani descubrió que cuando dos metales diferentes (cobre y zinc, por ejemplo) se ponían en contacto y, a continuación, ambos tocaban diferentes partes de un nervio de un anca de rana, hacían que se contrajesen los músculos de dicha extremidad. Llamó a este fenómeno "electricidad animal" y sirvió de modelo para el diseño de la primera pila eléctrica.

Procesos y elementos que la forman Una pila galvánica es un sistema que permite obtener energía a partir de una reacción llamada de oxidorreducción, se pueden observar dos fenomenos comentados: ·Oxidación: perdida de electrones ·Reducción: ganancia de electrones. Estos cambios de valencia implican transferencia de electrones. Para obtener energía eléctrica es necesario conectar los electrodos de la pila, al aparato que se desee hacer funcionar mediante conductores electricos externos: Ánodo (-): es el electrodo en donde se produce la oxidación cuando la pila funciona como fuente de energía. Cátodo (+): es el electrodo en donde se produce la reducción cuando la pila funciona como fuente de energía. Circuito externo:el ánodo y el cátodo deben estar conectados, en contacto, para que los electrones circulen del ánodo al cátodo. Electrólito: es el conductor que completa el circuito. Es un líquido que sirve de medio para que los iones metálicos que abandonan el ánodo puedan desplazarse hacia el cátodo.

Ejemplo de pilas galvánicas Pila de hierro y cobre Las reacciones que tienen lugar son: -Oxidación del hierro del ánodo que se desprende, por tanto, de la barra que se irá corroyendo y pasa a la disolución -Reducción del cobre de la disolución que pasa a depositarse sobre el cátodo (electrodepositación) Pila electro química de hierro y zinc: Se sustituye la disolución Cu 2+ por otra de Zn 2+. En este caso es Zinc el que cede los electrones y, por tanto, se corroe al desprenderse sus iones positivos que pasan a la disolución. La reacciones que tienen lugar son: -Oxidación del zinc del ánodo que se desprende, por tanto, de la barra que se irá corroyendo y pasa a la disolución -Reducción del cobre de la disolución que pasa a depositarse sobre el cátodo (electrodepositación) La influencia en la concentración está dada por la Ley de Nernst:. La cantidad de metal depositado en el cátodo es la electrodepositación o el removido por la corrosión. Se determina por la ecuación de Faraday.

Pilas recargables Pilas recargables es un grupo de una o más celdas electroquímicas secundarias. Las pilas recargables usan reacciones electroquímicas que son eléctricamente reversibles Las baterías recargables emplean diferentes combinaciones de productos químicos. Las celdas secundarias utilizadas con más frecuencia son las de plomo-ácido, la de níquel- cadmio la de níquel-metal hidruro (NiMH), la de iones de litio, y la de polímero de iones de litio. Las baterías recargables pueden ofrecer beneficios económicos y ambientales en comparación con las pilas desechables. Algunos tipos de baterías recargables están disponibles en los mismos tamaños que los tipos desechables. Aunque las pilas recargables tienen un mayor costo inicial, pueden ser recargadas muchas veces.

Carga de pilas recargables Durante la carga, el material activo del electrodo positivo se oxida, liberando electrones, y el material del electrodo negativo es reducido, captando dichos electrones. La energía utilizada para cargar las baterías recargables en su mayoría proviene de corriente alterna de la red eléctrica, utilizando un adaptador. La mayoría de los cargadores de baterías pueden tardar varias horas para cargar una batería. Sin embargo, las altas tasas de carga causarán daño a largo plazo en las baterías recargables de NiMH y en la mayoría de las otras. Las baterías recargables son susceptibles a daños debido a recarga inversa (inversión de los polos) si están completamente descargadas. Además, el intento de recargar las pilas o baterías no recargables conlleva una pequeña posibilidad de causar una explosión de la pila.La recarga inversa daña las pilas, y se produce cuando una batería recargable se recarga con la polaridad invertida.

Composición de las pilas Las pilas alcalinas, están compuestas por dióxído de manganeso y zinc, y las comunes por zinc y carbono. Las pilas se componen de dos placas de metales distintos (cátodo y ánodo) separadas entre sí por una solución iónica. Estas celdas se encuentran en un recipiente metálico o plástico. Para separar los elementos activos contienen papel o cartón, además presentan plomo o cadmio para mejorar la construcción, o mercurio para limitar la corrosión. La función del mercurio en las pilas es la de almacenar las impurezas contenidas en las materias primas, que generan gases, y que pueden perjudicar el funcionamiento y la seguridad de la pila. Pero el mercurio, plomo y el cadmio no son los únicos elementos tóxicos para el medioambiente en las pilas y baterías. Dependiendo del tipo de pila, ésta puede además contener zinc, manganeso y níquel.

Tipos De Pilas y Baterías Pila se denomina a los generadores de electricidad basados en procesos químicos normalmente no reversibles, o acumuladores de energía eléctrica no recargables. Batería se aplica generalmente a los dispositivos electroquímicos semi-reversibles, o acumuladores de energía eléctrica que sí se pueden recargar. BATERIAS Batería, se le denomina al dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado número de veces.

TIPOS DE BATERIAS Por lo que a su naturaleza interna se refiere, se encuentran habitualmente en el comercio acumuladores de los siguientes tipos: Acumulador de plomo (Pb) Batería alcalina Baterías alcalinas de manganeso Baterías de níquel-cadmio (Ni-Cd) Baterías de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) TIPOS DE BATERIAS

Tipos de Pilas 1. Pilas Salinas 2. Pilas Alcalinas 3. Pilas botón de mercurio: 4. Pilas Verdes o Ecológicas (pueden ser salinas o alcalinas) 5. Pilas de Níquel-Cadmio(pilas recargables). - Consejos en el uso de las pilas.