Pila voltaica (Pila Daniell)

Una pila voltaica o pila electroquímica es un dispositivo que convierte la energía de una reacción espontánea de oxidación-reducción en energía eléctrica.

Componentes y funcionamiento

1. Electrodos

• Ánodo: Electrodo donde ocurre la oxidación. Es un electrodo de zinc, una lámina de este metal sumergida en una solución acuosa de su sal soluble, ZnSO₄. Durante el proceso, el metal se disuelve, disminuyendo su masa. Zn (s) – 2e^– → Zn²⁺. El zinc (Zn) y el ion zinc (Zn²⁺) forman un par redox.
• Cátodo: Electrodo donde ocurre la reducción. Es un electrodo de cobre, una lámina de este metal sumergida en una solución de su sal soluble, CuSO₄. Durante el proceso, la masa del cobre aumenta. Cu²⁺ (aq) + 2e^– → Cu (s). El ion cobre (Cu²⁺) y el cobre (Cu) forman un par redox.

2. Conductor externo (cable metálico)

Permite el flujo continuo de electrones desde el ánodo (polo negativo) al cátodo (polo positivo).

3. Voltímetro

Mide la fuerza electromotriz (fem) de la pila, es decir, la diferencia de potencial entre los electrodos que provoca el flujo de electrones. La fem o potencial de la pila depende de la naturaleza de los electrodos, así como de la concentración y temperatura de las soluciones electrolíticas.

4. Puente salino

Contiene una solución, como KCl, KNO₃ o NH₄NO₃. Esta solución es inerte a los procesos que ocurren en la pila. Separa las dos semirreacciones de oxidación y reducción. Su función es doble:

1. Cierra el circuito, permitiendo el paso de aniones y cationes de un lado a otro.
2. El flujo de iones del electrolito (NaCl, KCl, etc.) evita la acumulación de carga; mantiene la neutralidad eléctrica de ambas soluciones (ánodo y cátodo). En el ánodo se produce un exceso de carga positiva debido a la formación de iones Zn²⁺. El flujo de iones Cl^– del puente salino mantiene la neutralidad eléctrica. En el cátodo, por el contrario, habrá una deficiencia de carga positiva debido a la reducción de iones Cu²⁺. La migración de iones Na⁺ (o K⁺) hacia ese compartimento equilibrará la carga.

Nota: La notación abreviada de la pila es: Zn(s)|Zn²⁺(aq,1 M)||Cu²⁺(aq,1 M)|Cu(s).

Electrolisis

La electrolisis es un proceso en el que una corriente eléctrica que pasa a través de una solución electrolítica o un electrolito fundido provoca una reacción de oxidación-reducción no espontánea.

Partes

1. Celda electrolítica

Recipiente donde ocurre el proceso. Contiene la solución o electrolito fundido, en el que se sumergen los electrodos conectados a una corriente continua. La celda recibe electrones de esta corriente.

2. Electrodos

Son las superficies donde ocurren las semirreacciones de oxidación-reducción. Los electrodos de la celda electrolítica son inertes con respecto a los reactivos (metales inertes, platino, acero inoxidable, etc.). El ánodo es el electrodo donde ocurre la oxidación, conectado al polo positivo de la corriente continua. El cátodo es el electrodo donde ocurre la reducción, conectado al polo negativo.

Reacción de oxidación-reducción o reacción redox

Es un proceso químico que implica la transferencia de electrones. En este proceso, los números de oxidación de los elementos participantes cambian.

Oxidación

Es el proceso de pérdida de electrones, sufrido por un reductor, que se oxida. El número de oxidación aumenta.

Reducción

Es el proceso de ganancia de electrones, sufrido por un oxidante, que se reduce. El número de oxidación disminuye.

Oxidante

Es la sustancia que se reduce, contiene un elemento que disminuye su número de oxidación al ganar electrones.

Reductor

Es la sustancia que se oxida, contiene un elemento que aumenta su número de oxidación al perder electrones.

Mecanismos de correferencia

Son procedimientos lingüísticos que aseguran o refuerzan la cohesión y coherencia textual.

Mecanismos de correferencia léxica

• Repeticiones léxicas:”El texto trata sobre la electrolisi”.
• Sinónimos totales:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción química”.
• Sinónimos contextuales:”El texto trata sobre la electrolisis (proceso electroquímico”.
• Sinónimos referenciales:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción que ocurre en una celda electrolítica”.
• Sinónimos connotativos:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción que libera energía”.
• Antónimos graduales:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción no espontánea”.
• Antónimos recíprocos:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción de oxidación-reducción”.
• Hiperonimia:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción química”.
• Hiponimia:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción electroquímica”.
• Campos semánticos:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción química, electroquímica, oxidación-reducción”.
• Figuras literarias:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción que es como una chispa”.
• Palabras baúl:”El texto trata sobre la electrolisis (reacción que es como una caja de sorpresas”.

Mecanismos de correferencia gramatical

• Proformas:”El texto trata sobre la electrolisis. Esta reacción es important”.
• Anáfora:”El texto trata sobre la electrolisis. La reacción es important”.
• Catáfora:”¿Qué es la electrolisis? El texto trata sobre esta reacció”.
• Elipsis verbal:”El texto trata sobre la electrolisis. [Es] una reacción important”.
• Elipsis nominal:”El texto trata sobre la electrolisis. [La reacción] es important”.
• Marcadores:”El texto trata sobre la electrolisis. Sin embargo, esta reacción es complej”.

Mecanismos de deixis

La deixis es un fenómeno que indica cómo los elementos del contexto (enunciador, destinatario, tiempo, lugar, etc.) aparecen en el texto.

Deixis personal

Pronombres y desinencias verbales de 1ª persona del singular y del plural:”Yo creo que la electrolisis es un proceso fascinant”.

Deixis social

Uso de la segunda persona coloquial:”Tú también puedes aprender sobre la electrolisi”.

Deixis temporal

Uso de los tiempos verbales:”La electrolisis se descubrió en el siglo XI”.

Deixis espacial

: son los adverbios de lugar “…..”, o sintagmas preposicionales como “…..”.