La pila de Volta
Para presentar otro método para generar una diferencia de potencial entre dos electrodos, se mide la tensión de una sola pila de Volta y, a continuación, la de dos pilas de Volta conectadas en serie.
La base científica de este experimento
Alessandro Volta describió por primera vez una pila galvánica en 1799. La diferencia entre la pila de Volta y la de Daniell radica en que, aunque ambas están formadas por cobre y zinc, en la pila de Volta las soluciones de ambas semiceldas son ácido sulfúrico diluido.
El zinc reacciona con el ácido sulfúrico diluido dando lugar a sulfato de zinc e hidrógeno. La oxidación del zinc, que se disuelve y produce iones, permite la reducción de los iones de hidrógeno a hidrógeno molecular según las siguientes ecuaciones.
Al conectar los electrodos mediante un cable, los electrones fluyen del zinc al cobre. Cuando los electrones llegan a la superficie del cobre, reducen los iones de hidrógeno, lo que produce burbujas en el electrodo de cobre. La formación de una película de hidrógeno molecular sobre la superficie de los electrodos provoca una disminución de la tensión en la pila voltaica y, por lo tanto, la aísla de los iones de hidrógeno presentes en la solución.
Equipo utilizado
- Multímetro digital — ELE-001
- 1 × Cable de conexión, rojo — ELE-005, ELE-006
- 2 × Cables de conexión, negros — ELE-007, ELE-008
- 4 pinzas de cocodrilo — ELE-009
- 2 electrodos de cobre — CHE-018
- 2 electrodos de zinc — CHE-017
- 2 × Tapas para celdas de ensayo — CHE-021
Productos químicos y reactivos
- Ácido sulfúrico 0,5 M — R:35 S:26-30-45
Preguntas para los alumnos
- Anota las tensiones medidas para una sola célula, dos células en serie y en paralelo.
- ¿Dónde se produce una fuga de gas? ¿De qué gas se trata?
- ¿Qué ocurre al provocar un cortocircuito en las celdas? ¿Por qué?
Qué puedes esperar
En el caso de una sola pila y de dos pilas en paralelo, la tensión es de aproximadamente 1,05 V, pero desciende rápidamente hasta situarse entre 0,90 y 0,95 V. La tensión medida en una conexión en serie (aproximadamente 1,8 V) es la suma de las tensiones de cada pila. En el electrodo de zinc, los iones de hidrógeno se reducen a hidrógeno. Durante la observación, el electrodo de zinc produce burbujas. También en este segundo experimento, el electrodo de zinc produce burbujas de hidrógeno. Tras esta operación, aparecen burbujas no solo en el zinc, sino también en los electrodos de cobre. Los electrones fluyen hacia los electrodos de cobre y los iones de hidrógeno se reducen también en este electrodo. La presencia en el circuito de un instrumento de medición (voltímetro) con una alta resistencia dificulta el paso de los electrones, por lo que la reducción de los iones de hidrógeno se produce casi en su totalidad en el electrodo de zinc, ya que la cantidad de electrones que llega al electrodo de cobre es muy pequeña.
Eliminación
Vierte la solución 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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