Como se ha descrito anteriormente, cuando los iones Cu2+ alcanzan la barra de zinc metálico se produce una reacción redox espontánea. En dicha reacción, cada átomo de zinc entrega directamente dos electrones a un ion Cu2+.
Empleando esta misma reacción redox, ¿cómo podríamos construir una pila que suministrase corriente eléctrica?
Para ello, es necesario forzar a los electrones a pasar por un circuito eléctrico externo. Esto se consigue separando físicamente los dos procesos de la reacción:
Oxidación: Zn(s) } Zn2+(aq) + 2 e-
Reducción: Cu2+(aq) + 2 e- }Cu(s)
de tal modo que tenga lugar en dos compartimentos distintos.
De este modo obligamos a que los electrones que libera el Zn al oxidarse, antes de que los capten los iones Cu2+ al reducirse, pasen a través de un hilo conductor u otro circuito eléctrico, por el que circulará entonces una corriente eléctrica. La pila así construida es la llamada pila Daniell, en honor de su inventor.
La separación de los dos procesos puede efectuarse mediante un tabique o vaso poroso, o bien separándolos en dos recipientes distintos, unidos por un puente salino, que es un tubo de vidrio que contiene una disolución concentrada de un electrolito inerte respecto al proceso redox ( KCl, NH4NO3, etc).
Por ambos métodos, se impide que se mezclen las disoluciones de los dos electrodos, pero se permite la conducción por los iones, para que el circuito eléctrico no se interrumpa.
Si se impidiera el paso de los iones de una disolución a otra, en las proximidades del zinc se produciría una acumulación de carga positiva, debida a los iones Zn2+ formados, mientras que en las proximidades del cobre habría un exceso de carga negativa, por la desaparición de iones Cu2+.
Por tanto, en una pila circulan electrones por el circuito metálico externo, desde el polo negativo o ánodo hacia el polo positivo o cátodo, mientras que circulan iones por el circuito líquido interno, que tiene que estar cerrado (por un puente salino o por un tabique poroso) para que la pila pueda funcionar.
No obstante, cuando la pila funciona, la lámina de zinc pierde peso, puesto que de ella salen los iones Zn2+, mientras que la lámina de cobre gana peso al depositarse en ella los iones Cu2+ . A la misma vez, la disolución de Zn2+ se va concentrando cada vez más y la de Cu2+ se va diluyendo cada vez más, de modo que al cabo de un cierto tiempo, la pila se agota.
La notación que utilizamos para representar una pila es la siguiente:
A la izquierda se coloca siempre el electrodo negativo, es decir el que se oxida, indicando la concentración inicial de iones de la disolución. En nuestro ejemplo Zn/Zn2+(1M)
A la derecha el electrodo positivo, es decir el que se reduce, indicando igualmente la concentración inicial de los iones. En nuestro caso Cu2+(1M)/Cu.
Si los electrodos son gaseosos hay que indicar la presión a la que está el gas y entre paréntesis se escribe el símbolo del metal que atraviesa el electrodo y sobre el que tiene lugar el proceso redox, sin que este metal intervenga (electrodo inerte).
Un ejemplo de electrodo gaseoso sería: Cl-(1M)/Cl2(1atm) (Pt).
La unión líquida se representa por dos barras, //, o por una coma , cuando no existe separación entre las dos disoluciones.
La pila Daniell se representa mediante la notación:
Zn/Zn2+(1M)//Cu2+(1M)/Cu
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