La pila de solución salina
Medir la diferencia de potencial entre dos electrodos sumergidos en una solución salina.
La base científica de este experimento
Los metales sumergidos en agua tienden a ionizarse y a pasar a la solución, dejando sus electrones en la superficie del propio metal. Por lo tanto, se produce una diferencia de potencial entre la solución, con carga positiva, y el metal, con carga negativa.
Los metales tienden a disolverse en solución acuosa en forma de iones; en el caso del cobre y el zinc, se producen las siguientes reacciones: Cu ↔ Cu²⁺ + 2e⁻.
Debido a la mayor tendencia a disolverse o, mejor dicho, a la mayor estabilidad del estado oxidado, son más los átomos de zinc que pasan al estado iónico que los de cobre.
Cuando los iones pasan a la solución, los electrones correspondientes permanecen en los metales, lo que les confiere una carga negativa.
El proceso se detiene cuando la densidad de electrones en el electrodo es suficiente para que resulte demasiado difícil que salgan más iones del electrodo.
Si se produjera un cortocircuito en la pila (por ejemplo, uniendo los electrodos con un cable de baja resistencia), los electrones pasarían del zinc al cobre y la lámina de zinc se disolvería por completo (este proceso es similar a la corrosión).
Cabe señalar que los iones positivos no se dispersan por el agua, sino que permanecen muy cerca de los electrodos debido a la presencia de electrones en ellos (que ejercen una fuerza de atracción sobre los iones positivos). A esta capa positiva se la denomina «capa de Helmholtz» y se dice entonces que el electrodo está polarizado.
Equipo utilizado
- Multímetro digital — ELE-001
- 1 × Cable de conexión, rojo — ELE-005, ELE-006
- 1 × Cable de conexión, negro — ELE-007, ELE-008
- 2 pinzas de cocodrilo — ELE-009
- 1 × Electrodo de cobre — CHE-018
- 1 × Electrodo de zinc — CHE-017
- Tapas para celdas de ensayo — CHE-021
- Vaso de precipitados de 50 ml — CHE-002
Productos químicos y reactivos
- Solución de nitrato potásico, 1 M — R:8
- Solución de cloruro de sodio 1 M
Preguntas para los alumnos
- Anota la tensión y describe cualquier variación en la medición.
- Comenta tus resultados. ¿Hay alguna diferencia entre las dos mediciones?
Qué puedes esperar
Se mide una tensión de aproximadamente 1 V, pero al cabo de poco tiempo la tensión disminuye rápidamente. Cuando los electrodos se polarizan, el proceso se ralentiza; los resultados en las dos soluciones son similares.
Eliminación
Vierte las soluciones en el contenedor de residuos.
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Este experimento forma parte de ATP Volta, un laboratorio científico móvil autónomo que convierte un aula normal en un laboratorio STEM en pleno funcionamiento, con más de 200 experimentos de física, química, biología, robótica e ingeniería. « Gali », el tutor de IA integrado en ATP Connect, guía a los alumnos en cada paso y responde a sus preguntas en la mesa de trabajo.
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