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Electricidad por acción química (continuación)

Introducción a la química de las sales y ácidos

ntes de describir la acción que tiene lugar en una pila primaria, y cómo resulta la producción de electricidad, es necesario saber cómo se combinan los átomos para formar las sales y algunos ácidos.

Ya vimos en apartados anteriores cuando estudiamos la estructura de la materia, que un ión positivo es una molécula o un átomo que ha perdido un electrón, y que por lo tanto tiene una carga positiva. Por su parte, un ión negativo es un átomo o una molécula que ha obtenido un electrón, teniendo por lo tanto una carga negativa.

Reacción del sodio y el cloro

Cuando el sodio y el cloro, que son eléctricamente neutros reaccionan para formar el cloruro de sodio, el átomo de sodio pierde un electrón y adquiere carga positiva. Este electrón pasa al átomo de cloro que tiene más cerca, el cual adquiere una carga negativa. Los dos iones así formados se atraen electrostáticamente, y se mantienen unidos por esta fuerza de atracción formando el cloruro de sodio. Este tipo de unión por atracción electrostática, es una característica de todas las sales y de algunos ácidos. El ácido sulfúrico es una combinación electrostática de tres iones (H+ H+ y SO4).

Rotura de la capacidad aislante del agua pura

El agua pura tiene una constante dieléctrica elevada, es decir, es un buen aislante. Cuando se disuelven en el agua una sal o un ácido, aquella parece tener la propiedad de debilitar la unión entre los iones. Una parte de las moléculas se dividen en iones libres de moverse en el seno del líquido. El número de iones presentes en la solución es siempre constante para un electrolito determinado, una temperatura dada y una concentración determinada de la solución. Hay una disgregación continua de moléculas en iones y una continua combinación de iones en moléculas.

Reacción al introducir ácido sulfúrico en el agua

Cuando el ácido sulfúrico se introduce en el agua para formar un electrolito, se produce la ionización. Una parte de las moléculas del ácido se rompen en tres iones; dos de hidrógeno y uno de sulfato (SO4). El sulfato no puede existir en ausencia de electrones extras. El número de moléculas que se ionizan dependen de la concentración de ácido y de la temperatura. Cuando se alcanza la condición en la que el número de moléculas ionizadas es el máximo, se dice que el equilibrio iónico está establecido.

Reacción al sumergir un electrodo de cinc

Cuando un electrodo de cinc se sumerge en el electrolito tiene lugar otra reacción química. El ácido disuelve una parte del cinc en la solución, produciendo iones de cinc positivos (Z2+). Cada uno de estos iones deja en el electrodo de cinc dos electrones libre. Como la acción continúa, este electrodo se carga negativamente. En igual manera, el electrolito se carga positivamente. Los iones positivos se congregan cerca del electrodo de cinc. La capa de iones positivos de cinc que está sobre el electrodo tiende a repeler la mayor parte de los iones positivos de hidrógeno. No obstante, los más cercanos alcanzarán al cinc, obtendrán un electrón y se liberarán de la solución en forma de gas de hidrógeno. Al propio tiempo, algunos de los iones de sulfato cargados negativamente, se combinarán con los iones positivos del cinc formando el sulfato de cinc, químicamente estable y que no se ioniza. Por cada molécula de sulfato de cinc que se forma, se ioniza otra de ácido sulfúrico.

Reacción al sumergir un electrodo de cobre

Cuando un electro de cobre se sumerge en la solución, tiene lugar otra reacción química. Los iones positivos de hidrógeno al caer sobre el cobre adquieren un electrón de éste y se liberan en forma de gas. Cuando los iones negativos de sulfato alcanzan el cobre dan sus electrones, y se combinan con el hidrógeno del agua formando ácido sulfúrico y desprendiendo oxígeno.

El desprendimiento de oxígeno es un proceso pequeño, ya que los electrones en exceso de sulfato están fuertemente ligados. El electrodo de cobre puede ionizar muchos electrones y adquirir una carga positiva antes que el ión de sulfato pierda su exceso de electrones. De esta forma cuando un electrolito ácido actúa sobre dos electrodos diferentes, se produce la diferencia de cargas, debido a la acción química.

Reacción al unir ambos electrodos de cobre y cinc

Si los dos electrodos de cobre y cinc se conectan exteriormente con un hilo de cobre, los electrones fluirán por el conductor desde el electrodo negativo de cinc al electrodo positivo de cobre. Como los electrones dejan el electrodo negativo, se formarán más iones positivos de cinc, alimentando de electrones este electrodo. Los iones de cinc se siguen combinando con los de sulfato formando sulfato de cinc. El el electrodo positivo los iones de hidrógeno se combinan con los electrones que llegan del cinc y se convierten en gas hidrógeno.

Aún cuando el flujo de corriente en el circuito externo consiste en el paso de los electrones del negativo al positivo, en el electrolito consiste en el flujo de iones negativos de sulfato fluyendo del positivo al negativo. El resultado es pues que dentro de la pila el flujo de la corriente resultante va del positivo al negativo. Si se mantienen unidos o conectados los electrodos, la corriente cesará cuando se agote el cinc.

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