La pila de Daniell

Montar pilas galvánicas de cobre y zinc con dos concentraciones diferentes de soluciones de sales metálicas y medir su diferencia de potencial.

La base científica de este experimento

Equipo utilizado

Productos químicos y reactivos

Preguntas para los alumnos

Qué puedes esperar

La tensión observada oscila entre 1,09 y 1,1 V en cada experimento, aunque las concentraciones sean diferentes. Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu + 0,34 V; Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn⁻ + 0,76 V. La tendencia del zinc a perder electrones y producir iones es mayor que la del cobre, por lo que en el electrodo de zinc habrá una mayor concentración de electrones. Al completar el circuito, los electrones fluirán desde el metal con mayor concentración (potencial) hacia el metal con menor concentración. Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ (proceso de oxidación; ánodo –) Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu (proceso de reducción, cátodo +). Es importante recordar que en el cátodo se producen las reducciones, mientras que en el ánodo se producen las oxidaciones. En estas pilas, utilizamos un proceso químico para obtener una corriente eléctrica. Existe otro tipo de pila, la pila electrolítica, en la que la aplicación de una tensión continua produce un proceso químico. Los electrodos siguen denominándose ánodo y cátodo, pero, en este caso, el ánodo (donde la reacción sigue siendo un proceso de oxidación) es el polo positivo, mientras que el cátodo (donde la reacción sigue siendo una reducción) es el polo negativo. Cuando un cable conecta los dos electrodos, los electrones pueden desplazarse a través de él (es decir, hay una corriente) desde el zinc hasta el electrodo de cobre para neutralizar sus cargas positivas (reducción de los iones de cobre y formación de cobre metálico). Dado que se sustraen electrones del electrodo de zinc, para restablecer el equilibrio entrarán en la solución nuevos iones de zinc, mientras que… La reacción se detendría pronto porque la solución de zinc se volvería cada vez más positiva y la de cobre cada vez más negativa, pero el puente salino permite que los electrones fluyan entre ambas soluciones. Debido a estas reacciones, el electrodo de zinc (el negativo, donde tiene lugar el proceso de oxidación, también llamado ánodo) se va adelgazando gradualmente, mientras que el electrodo de cobre (el positivo, donde tiene lugar el proceso de reducción, también llamado cátodo) se va engrosando. Al igual que cualquier pila, este tipo de pila tiene una vida útil limitada. Los electrodos sufren reacciones químicas que bloquean el flujo de electricidad. La fuerza electromotriz disminuye y la pila deja de funcionar. Por lo general, lo que ocurre es que la producción de hidrógeno en el electrodo de cobre y la acumulación de depósitos de óxidos en el electrodo de zinc actúan como barreras entre los metales y los electrolitos. A esto se le denomina «polarización de los electrodos». Para lograr una vida útil más larga y mayores tensiones y corrientes, es necesario utilizar electrolitos más adecuados para este fin. Las pilas comerciales, además de su electrolito habitual, contienen sustancias químicas con afinidad por el hidrógeno que se combinan con este antes de que pueda polarizar los electrodos.

Eliminación

Vierte las soluciones en el contenedor de residuos.

Realiza este experimento en tu clase

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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