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Electricidad por acción química (continuación)
La pila
primaria
a pila seca común es la pila primaria más
ampliamente utilizada. Se denomina pila seca a causa de que su electrolito no es
líquido, sino una pasta húmeda. Si se secara totalmente no sería ya capaz de
convertir la energía química en eléctrica. El nombre de pila seca no es pues
estrictamente correcto en un sentido técnico. Cuando se combinan dos o más pilas
se tiene una batería.
En la pila seca se pueden emplear variados
metales, y habitualmente carbón como electrodo positivo. El electrolito es agua
mezclado con algún ácido o componente salino.
Proceso químico de la pila
primaria
Si existiera algún método por el cual
pudiésemos ver el movimiento de los electrones dentro de la pila, podríamos
observar que éstos se desprenden de una placa y se desplazan en el electrolito
uniéndose después a la otra placa. Como resultado, en una de las placas se
acumulará un exceso de electrones, existiendo por tanto una carga negativa, y en
la otra placa habrá un defecto de electrones, adquiriendo una carga positiva.
Los terminales adheridos a estas placas se denominan, terminal negativo y
terminal positivo.
La reacción química así desarrollada
convierte la energía química en cargas eléctricas, que estarán disponibles entre
ambos terminales positivo y negativo en forma de diferencia de potencial. Si
estos terminales no están conectados entre si, los electrones se acumularán en
la placa negativa hasta que no quepan más, momento en que ambas placas estarán
cargadas al máximo, cesando el movimiento de electrones entre ellas.
Los electrones se
desprenden de una placa (haciéndola positiva) y se unen a la otra
(haciéndola negativa), hasta un momento en que no caben más electrones.
En ese instante la pila tiene su máxima carga eléctrica.
Ahora, supongamos que unimos los terminales
negativo y positivo de la pila mediante un hilo conductor. Observaríamos que los
electrones salen del terminal negativo y a través del conductor viajan hasta el
terminal positivo. Los electrones que abandonan el terminal negativo dejan ahora
más espacio libre en la placa, permitiendo que el electrolito transporte
electrones desde el terminal positivo para cubrir esos espacios vacantes,
creando así un circuito cerrado.
Si unimos los terminales
positivo y negativo mediante un conductor, lo electrones circulan a
través de él hacia la placa positiva, a la vez que el electrolito
transporta electrones para cubrir los huecos vacantes
Mientras el hilo conductor mantenga unidas
las dos placas, el electrolito transporta electrones hacia la placa negativa, la
cual se va corroyendo, a la vez que en la placa positiva se forman burbujas.
Llegará un momento en que la corrosión disolverá la placa negativa en el
electrolito, quedando la pila totalmente agotada. La única forma de restituir la
situación sería reemplazar la placa negativa por otra nueva. Por este motivo, a estas pilas se
les llama primarias, ya que una vez agotadas no se pueden volver a utilizar si
no se reemplazan sus elementos por otros nuevos.
La pila secundaria o acumulador
Las pilas secundarias o acumuladores
funcionan por los mismos principios que las primarias. Difieren principalmente
en que pueden recargarse y los elementos primarios no. Algunos de los materiales
que forman las pilas secas se consumen al producir la energía eléctrica, sin
embargo en la
pila secundaria los materiales son simplemente transferidos de un electrodo a
otro durante la descarga. La pila descargada puede ser cargada de nuevo a su
estado original, haciendo que una corriente eléctrica procedente de otra fuente
recorra la pila en sentido opuesto al de la corriente de descarga.
La batería común consiste en un número
determinado de elementos secundarios conectados en serie. El tipo más usado es
de plomo, que tiene una fuerza electromotriz de 2,2 voltios por cada elemento.
Es la más utilizada en los automóviles.
En condiciones de carga, los materiales
activos son el peróxido de plomo (PbO2), como electrodo positivo, y plomo
esponjoso (Pb), como electrodo negativo. El electrolito es una solución de ácido
sulfúrico en el agua.
Mientras la batería se descarga el ácido
sulfúrico reacciona en ambas placas. En la placa negativa el ácido forma sulfato
de plomo y deja electrones. En la placa positiva toma electrones y forma sulfato
de plomo y agua. Cuando la batería está descargada, ambas placas están
recubiertas de sulfato de plomo y el electrolito está convertido casi todo en
agua.
Cuando se carga la batería, el efecto de la
corriente es hacer que el sulfato de plomo de las dos placas vuelva a su estado
original de plomo y peróxido de plomo. Al propio tiempo el sulfato es devuelto a
la solución donde forma el ácido sulfúrico.
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