viernes, 15 de febrero de 2013

Pila DANIELL

Hace poco más de un año subí un vídeo de cómo montar una pila eléctrica utilizando cobre y cinc como electrodos, y agua con sal con un chorro de agua oxigenada como electrolito.

Hoy propongo otro montaje conocido como pila Daniell. Que es un "clásico" en cuanto a pilas se refiere. Esta pila se utilizó bastante en los comienzos de las telecomunicaciones, concretamente en las centrales de telegrafía.

En la Daniell también se utiliza como electrodo positivo un trozo de cobre, y como polo negativo cinc (o algo recubierto con cinc). El electrolito está basado en materiales no tan "caseros" como la sal de mesa, pero aún son relativamente fáciles de conseguir: Sulfato de cobre y sulfato de cinc. Son nutrientes para las plantas y se pueden conseguir en un establecimiento de productos para agricultura, y también en una buena droguería.

En el vídeo que acompaño al final de este texto, podemos ver como montar en un momento una de estas pilas y hacer funcionar una radio.

La tensión que podemos esperar de cada elemento es de aproximadamente 1 voltio (un poco más que en la pila de agua y sal).  No importa si los vasos son grandes o pequeños, ni ell tamaño del electrodo, la concentración de los sulfatos, etc: La tensión es invariable: 1 voltio por cada elemento.

Lo que sí podemos variar es la intensidad máxima disponible, y eso depende mayormente de la superficie de los electrodos.

En la pila Daniell original se usaban DOS vasos por cada elemento: Uno para el cobre, otro para el cinc. Y además, hace falta un "puente salino" (o un tabique poroso) para comunicar ambos vasos. Personalmente, considero lo del puente salino (o el tabique poroso) un fastidio, además que el hecho de tener que usar DOS vasos por cada elemento es algo vetusto y voluminoso.



Pila Daniell
Fuente: http://quimicapierrecurie.blogspot.com.es/2012/04/cella-galvanica-pila-daniell.html

Un diseño posterior de la pila Daniell propone hacer la separación de ambas soluciones (cobre y cinc) no por confinamiento en vasos distintos, sino por simple gravedad, basándose en sus distintas densidades. Esto nos permite usar UN SOLO VASO, y también prescindiremos del puente salino. Simplificación importante.

El electrodo de cobre descansa en el fondo, rodeado por la solución de sulfato de cobre mas densa que también irá al fondo. El electrodo de cinc se sujeta en el borde del recipiente quedando en superficie y rodeado del sulfato de cinc que flota, por ser menos denso.

Esta variante de pila simplificada recibe el nombre de pila daniell por gravedad, y es la que se va a montar en este experimento.

Esta pila dio un voltaje de casi 2.8 voltios (tres elementos en serie) que se supone iría en aumento si la dejamos reposar el tiempo suficiente para que la separación de soluciones sea mas efectiva.

La intensidad máxima, de cortocircuito, alcanzó los 90 mA, mas que suficientes para muchos propósitos, por ejemplo, hacer funcionar una radio portátil de 3 volts.




Las precauciones a tomar con el sulfato de cobre y de cinc son: Evitar que entren en contacto con nuestra piel y no ingerir. Por lo demás, no reaccionan entre ellos, ni son inflamables.

Recomiendo hacer el montaje poniendo los vasos sobre una bandeja o similar para facilitar el transporte, y también para evitar manchar en caso de que algún vaso rebose.

El cobre lo podemos conseguir fácilmente y barato en un desguace o chatarrería, o a las malas, como tubería en una tienda de material de fontanería. En el experimento se utilizan trozos de tubería de cobre.

El cinc, como siempre, no tiene porqué ser macizo. Puede estar basado en un herraje cualquiera que esté bañado en cinc. En el experimento utilizo unos soportes muy comunes, se venden en ferreterías, y sirven para sujetar muebles de cocina a la pared. Mediante una simple doblez con alicates quedan perfectos para sujetarlos al borde de cada vaso (ver vídeo).

Cada electrodo de cobre lleva soldado un cable (también de cobre). Y se puede argumentar: ¿No puedo usar una pinza caimán en lugar de soldar un cable?...Sí que se puede, pero esa pinza (que no será de cobre) será seguramente corroída en la reacción, y habrá que reponerla. Así que es mas sencillo y duradero hacer dicha soldadura con un cable de cobre. El estaño no será atacado y la unión eléctrica será buena.



LISTA DE MATERIALES:
3 envases de plástico, porcelana o cristal
3 trozos de cobre
3 herrajes cincados
1,2 litros agua
30-50 grs de sulfato de cobre
30 grs de sulfato de cinc
cables con pinzas para hacer las conexiónes
Algo para hacer funcionar: Una radio portátil a 3 volts.




CUANDO LA PILA SE GASTA, PARA USARLA OTRA VEZ...
- Los electrodos de cobre no se gastan, al revés: se recubren de una capa de nuevo cobre proveniente del sulfato de cobre, bastará con lijarlos para quitarles el óxido o suciedad que pudieran tener
- El zinc se oxida y hay que reponerlo
- Hacemos nueva solución de sulfato de cinc y cobre



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