Fisica General Burbano

CORRIENTE CONTINUA EN LÍQUIDOS. ELECTRÓLISIS. PILAS Y ACUMULADORES 463
El electrodo negativo (Zn) es el propio recipiente donde se introduce la pasta. El electrodo positivo
es una barra de carbón. Se cierra la pila herméticamente con un cemento aislante (Fig. XX-42).
Se ofrecen en el mercado completamente cerradas, lo que facilita su transporte y manejo. A
pesar de su pronto desgaste y mayor resistencia interior que las demás pilas, son de las más utilizadas
para los aparatos del mercado (linternas, telefonía, radios, etc.).
MUESTRA PARA EXAMEN. PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN. COPYRIGHT EDITORIAL TÉBAR
PILA de Edward WESTON (1886-1936). La mayoría de las pilas de empleo común en aparatos
de precisión que necesitan una diferencia de potencial constante y estable, son modificaciones de
la pila normal de Weston; está formada por un tubo de vidrio en forma de H y en donde los electrodos
se introducen por las partes inferiores de ambas ramas verticales (Fig. XX-43).
El cátodo es una amalgama de cadmio, compuesta por un 12,5 % en peso de cadmio, disuelto
en un 87,5% de mercurio; el ánodo es mercurio puro. El ánodo se cubre con una pasta de cristales
de Hg 2
SO 4
y CdSO 4
que actuará de despolarizante. El electrólito es una disolución saturada de
Hg 2
SO 4
y CdSO 4
; el exceso de cristales de CdSO 4
sin disolver en el fondo de la disolución asegura
que la concentración del electrólito permanezca constante para una temperatura determinada. Si
se construye con materiales puros, la pila normal de Weston tiene una FEM de 1,018 V a 25 ºC,
muy estable y perfectamente reproducible, por lo que suele utilizarse como patrón de diferencia de
potencial.
La Fig. XX-44a, nos muestra el proceso que tiene lugar en la base de la disolución y encima
del ánodo de Hg, en donde los iones Hg + procedentes del Hg 2
SO 4
disuelto están adquiriendo
electrones procedentes de la corriente que pasa a través del Hg. La Fig. XX-44b, muestra el proceso
que se produce encima del cátodo, en donde los iones de Cd están pasando a la disolución.
XX – 38. Fuerza electromotriz de polarización
Para verificar una electrólisis es necesario un consumo de energía eléctrica y un mínimo potencial;
por ejemplo, para la electrólisis del agua acidulada es necesario un potencial mínimo de 1,49
voltios. Teóricamente, conforme a lo estudiado hasta ahora, la electrólisis debería verificarse con
cualquier potencial, por pequeño que éste fuera. Si existe un potencial mínimo, nos indica la existencia
de una FEM contraria a la que originaba la electrólisis y a la que hay que vencer.
«Los electrólitos se comportan al paso de una corriente, como productores de una FEM de sentido
contrario a la que origina la electrólisis, llamada FEM DE POLARIZACIÓN. Si se suprime la pila que
verificaba la electrólisis y se unen entre sí los polos del voltámetro, se pone de manifiesto esta FEM
y se origina una corriente de sentido contrario a la de la pila. La corriente originada es tanto más
duradera, cuanto mayores han sido las modificaciones químicas de los electrodos».
XX – 39. Acumuladores
Los ACUMULADORES son generadores de corriente basados en la FEM de polarización. En ellos se
produce primero el paso de una corriente (carga) que verifica una electrólisis con cambios químicos
en los electrodos. Cuando la modificación ha sido prácticamente total, el acumulador está cargado.
Uniendo sus polos por un hilo conductor se origina una corriente (descarga) de sentido contrario
a la carga, modificándose los electrodos hasta adquirir su primitiva composición; el acumulador,
está descargado.
El proceso de carga de los primitivos acumuladores consistía en el paso prolongado de una corriente
eléctrica a través de un voltámetro con electrodos de plomo, conteniendo ácido sulfúrico
diluido: en el polo positivo el oxígeno desprendido forma peróxido de plomo (PbO 2
) de color pardo,
mientras que en el negativo, si hubiese algo de óxido superficial, el hidrógeno lo reduce a plomo
metálico.
Los electrodos quedan en la disposición de la Fig. XX-45a. Los símbolos encerrados en círculos
indican la valencia del Pb en cada caso.
DESCARGA. Durante la descarga, los átomos de Pb del electrodo B (negativo del acumulador),
ceden dos electrones, que circulando por el conductor externo pasan a A (Fig. XX-45 a).
2−
El electrodo B atrae a los iones SO 4 captando sus dos electrones y realizando la reacción indicada
en la figura (a).
El electrodo A recibe los electrones del B y atrae a los iones H + del H 2
SO 4
, a los que neutraliza,
verificándose la reacción que se indica.
CARGA. Durante la carga –instalado el generador G en la disposición de la figura (b)–, los átomos
Pb de A ceden dos electrones (por influencia del generador), que circulando por el conductor
externo pasan a B.
2−
El electrodo A atrae a SO 4 que verifica las reacciones que se indican. El electrodo B recibe
los electrones de A y atrae a los iones H + , que descargados realizan la regeneración de B a su primitivo
estado de Pb metálico.
Cuando el sulfato de plomo, producido en la descarga, forma cristales grandes ya no es modificado
en el proceso de carga y el acumulador se inutiliza (sulfatado).
Fig. XX-41.– Pila Fery.
Fig. XX-42.– Pila seca.
Fig. XX-43.– Pila de Weston (saturada).
Fig. XX-44.– Semirreacciones de
una pila Weston.