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1-¿Qué son las pilas?

Se entiende por pila o acumulador eléctrico a aquel artilugio capaz de acumular y proporcionar energía eléctrica gracias a ciertas reacciones químicas que tienen lugar en su interior. Las pilas y acumuladores eléctricos aparecen en el mercado en distintos formatos

Existen distintas formas de clasificar las pilas. Una, la más evidente, es atendiendo a su geometría. Podemos distinguir así entre pilas cilíndricas y pilas de botón. Las pilas cilíndricas son las que se utiliza en walkmans, radio-cassetes, controles, .... Las pilas de botón son las que se utilizan en relojes, cámaras fotográficas, .... se pueden clasificar consultando a los materiales que integran la pila, es decir, los productos químicos que reaccionan para proporcionar la corriente eléctrica. A continuación describiriremos los diferentes tipos de pilas que existen en el mercado.

Pilas salinas: En estas pilas cilíndricas, los reactivos químicos son zinc y óxido de manganeso. Además, para que se produzca la reacción, es necesaria la presencia de cloruro de zinc y cloruro amónico. Todos estos productos son relativamente poco peligrosos para el medio ambiente. Estas son las pilas que se utilizaban hace más de diez años, y que tenían una carcasa de plástico. Cuando se agotaban, estas pilas se deformaban. Actualmente, todas las pilas cilíndricas tienen una carcasa blindada, por lo que ya no se puede observar esta característica de las pilas salinas.

Pilas alcalinas: Los reactivos químicos son los mismos que en la pila salina, pero el cloruro de zinc y el cloruro de amonio son sustituidos por hidróxido de potasio disuelto en agua. El hidróxido de potasio es una base, un álcali, y de ahí el nombre de este tipo de pilas. Esta disolución de hidróxido de potasio es muy corrosiva, por lo que, para su comercialización, se desarrollaron las carcasas blindadas, con el fin de evitar su fuga. Hoy en día, estas carcasas blindadas se utilizan en todas las pilas cilíndricas. Estas pilas duran más que las salinas.

La pila de Leclanché o pila seca: Esta pila recibe el nombre de pila seca porque no contiene un líquido como solución electrolítica. Fue patentada en 1886 y es la pila común que utilizamos para hacer funcionar linternas, juguetes, radios, etc

Pilas de botón alcalinas: Existen dos tipos de pilas de botón alcalinas: las pilas de mercurio y las de plata. En ambos casos, la reacción se produce en presencia de una disolución concentrada de hidróxido de potasio. En las pilas de mercurio, los reactivos son zinc y óxido de mercurio, produciéndose en el proceso de descarga mercurio. En las pilas de plata, los reactivos son zinc y óxido de plata. El impacto medioambiental de las pilas de mercurio es considerablemente mayor que el de las pilas de plata. El mercurio es, como el cadmio, un elemento extremadamente tóxico.

Pilas de Litio: Las baterías basándose en iones de Litio son las baterías mas recientes en el mercado de los telefonos moviles. Consiguen un almacenamiento muy superior de energia, aumentando considerablemente el tiempo de accion del telefono movil. Son tambien muy leves, pesando cerca de la mitad de una NiCd equivalente.

A pesar del precio elevado las ventajas de las baterias de Litio las han popularizado y han hecho que se tornen equipos de serie para muchos modelos de telefonos moviles y otros artefactos.

2-) Existen distintos tipos de reacciones para cada pila o batería en el mercado peor todas tienen algo en común y es el hecho de que todas cuentan con un anodo que es en el cual se produce la oxidación de el compuesto o elemento formándola y un catodo que es en el cual se produce la reducción. A continuación describiremos cuales en los distintos tipos de pilas son las reacciones producidas.

Pila alcalina: Son las pilas que utilizamos para aparatos como walkman, juguetes, etc. y cuentan con una composición de Zinc y Manganeso siendo el zinc el ánodo y el manganeso el cátodo.

La ecuación que se ve para esta reacción es la sgte. :

Zn Zn2+ + 2e-

Mn2+ + 2 H2O MnO2 + 4 H+ + 2e-

Zn Zn2+ + 2e-

MnO2 + 4 H+ + 2e- Mn2+ + 2 H2O
____________________________________________
MnO2 + 4 H+ + Zn Mn2+ + 2 H2O + Zn2+

Pilas de Boton

En estas pilas se ve como el mercurio reacciona con zinq con el mercuio reacciona creando así una tension de corriente duradera.

La ecuación para esta pila es:

Oxidación (ánodo): Zn(Hg) + 2 OH- - 2e- ZnO + H2O

Reducción (cátodo): HgO + H2O + 2e- Hg + 2 OH-

Reacción global: Zn(Hg) + HgO ZnO + Hg

Las pilas de litio: el potencial litio es muy negativo, éste se utiliza como ánodo en este tipo de pila. Para aprovechar su potencial se han desarrollado pilas que utilizan litio como ánodo, y materiales como el bióxido de manganeso (MnO2) para la reacción catódica.

La pila de Leclanché o pila seca: Es un de las mas famosas con la alcalina. En esta pila el ánodo corresponde a una envoltura de zinc y el cátodo a un electrodo inerte de grafito (carbono). Las reacciones que ocurren en esta pila son:

Oxidación (ánodo): Zn - 2e- 2Zn2+

Reducción (cátodo): 2 MnO2 + 2 NH4+ + 2e- Mn2O3 + 2 NH3 + H2O

Reacción global: Zn + 2 MnO2 + 2 NH4 Zn2+ + Mn2O3 + H2O + 2 NH3}

3-)