Construcción de una pila galvánica con limones para generar electricidad en fotodiodos..

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Aunque, dicho ya, muchas formas de energía no son muy accesibles hay algunas que si, este es el caso de la energía térmica, solar, o química; por eso es lógico que se busque otras formas de aprovechar esta energía y utilizarla para la comodidad, como en el caso de este experimento.

Además, una de las principales causas del no aprovechamiento de los recursos energéticos que se tienen al alcance es la falta de interés en esto, es por eso que un experimento despertaría dicho interés en la población en general para que así muchas personas dirijan su mirada hacia el objetivo del ahorro energético.

CAPITULO II

MARCO TEÒRICO

Antecedentes de estudio

Los antecedentes se refieren a los estudios previos que guardan alguna vinculación con la situación problema en estudio, estos reflejan los avances y el estado actual del conocimiento que son claves necesarias para comprender el área investigada.

En la segunda mitad del siglo XVIII, Luigi Galvani comenzó la investigación sobre la aplicación terapéutica de la electricidad. Después de diez años de investigación publicadas en las fuerzas de la electricidad en los movimientos musculares, llegó a la conclusión de que los músculos almacenan la electricidad (de la misma manera que una botella de Leiden) y los nervios se encargan de la realización de la electricidad.

En el siglo XVIII, Alessandro Volta, poniendo en práctica la experiencia de Luigi Galvani, descubrió algo curioso. Encontró que si dos metales diferentes se ponen en contacto entre sí, uno de los metales es ligeramente negativo y el otro ligeramente positivo. Se establece entre ellos es decir, una diferencia de potencial, una tensión.

La célula consistía en discos de zinc y cobre apilados y separados por piezas de paño empapado en una solución de ácido sulfúrico. Esta célula produce electricidad cuando un hilo es adjunto a los discos de zinc y cobre, situado en el extremo de la pila. En 1812, Davy produjo un arco con electrodos de carbono conectados a una batería de muchos elementos.

Bases Teóricas

Pila galvánica

Consta de dos semipilas (denominadas también semiceldas o electrodos). En su forma más simple, cada semipila consta de un metal y una solución de sal del metal. La solución de la sal contiene un catión del metal y un anión para equilibrar la carga del catión. En esencia, la semipila contiene el metal en dos estados de oxidación, y la reacción química en la semipila es una reacción redox, escrito simbólicamente en el sentido de la reducción como:

M n+ (especie oxidada) + n e- \leftrightarrow\ M (especie reducida)En una pila galvánica de un metal es capaz de reducir el catión del otro y por el contrario, el otro catión puede oxidar al primer metal. Las dos semipilas deben estar separadas físicamente de manera que las soluciones no se mezclen. Se utiliza un puente salino o una placa porosa para separar las dos soluciones.

El número de electrones transferidos en ambas direcciones debe ser el mismo, así las dos semipilas se combinan para dar la reacción electroquímica global de la celda. Para dos metales A y B:

A n+ + n e- \leftrightarrow A

B m+ + m e- \leftrightarrow B

m A + n B m+ \leftrightarrow n B + m A n+

Esto no es toda la historia ya que los aniones también deben ser transferidos de una semicelda a la otra. Cuando un metal se oxida en una semipila, deben transferirse aniones a la semipila para equilibrar la carga eléctrica del catión producido. Los aniones son liberados de la otra semipila cuando un catión se reduce al estado metálico. Por lo tanto, el puente salino o la membrana porosa sirven tanto para mantener las soluciones separadas como para permitir el flujo de aniones en la dirección opuesta al flujo de electrones en el cable de conexión de los electrodos. El voltaje de la pila galvánica es la suma de los potenciales de las dos semipilas. Se mide conectando un voltímetro a los dos electrodos. El voltímetro tiene una resistencia muy alta, por lo que el flujo de corriente es realmente insignificante. Cuando un dispositivo como un motor eléctrico se conecta a los electrodos fluye una corriente eléctrica y las reacciones redox se producen en ambas semipilas. Esto continuará hasta que la concentración de los cationes que se reducen se aproxime a cero.

El electrodo de zinc se disuelve y el cobre se deposita en el electrodo de cobre. Por definición, el cátodo es el electrodo donde tiene lugar la reducción (ganancia de electrones), por lo que el electrodo de cobre es el cátodo. El cátodo atrae cationes, que tienen una carga positiva., por lo que el cátodo es el electrodo negativo. En este caso el cobre es el cátodo y el zinc es el ánodo.

Las celdas galvánicas se usan normalmente como fuente de energía eléctrica. Por su propia naturaleza producen corriente. Por ejemplo, una batería de plomo y ácido contiene un número de celdas galvánicas. Los dos electrodos son efectivamente plomo y óxido

Voltaje de la pila

El potencial eléctrico estándar de una pila puede determinarse utilizando una tabla de potenciales estándar para los dos semipilas involucradas. La primera etapa es identificar los dos metales que reaccionan en la celda. A continuación se mira el potencial estándar de electrodo,E0, en V, para cada una de las dos semirreacciones. El potencial estándar de la pila es igual al valor de E0 más positivo menos el valor más negativo (o menos positivo) del otro E0.

Por ejemplo, en la figura anterior, las soluciones son CuSO4 y ZnSO4. Cada solución contiene una tira del metal correspondiente, y un puente salino o disco poroso que conecta las dos soluciones y que permite que los iones SO42- fluyan libremente entre las soluciones de cobre y zinc.

Corrosión galvánica

La corrosión galvánica es un proceso que degrada los metales electroquímicamente. Esta corrosión ocurre cuando dos metales diferentes se ponen en contacto entre sí en presencia de un electrólito, tal como el agua salada, formando una pila galvánica. También puede formarse una celda si el mismo metal se expone a dos concentraciones diferentes de electrólito. El potencial electroquímico resultante desarrolla entonces una corriente eléctrica que disuelve electrolíticamente el material menos noble.

Electrodo

Un