CONTENIDO

INTRODUCCIN.

1. ELECTROQUMICA.

1.1 Historia de la electroqumica. 1.2 Principios de la electroqumica. 1.3 Celdas electroqumicas.

2. ELECTROLISIS.

2.1 Celdas electrolticas.

2.2 Qu es un electrodo?2.2.1 nodo.2.2.2 Ctodo. 2.2.3 Anin.2.2.4 Catin.

3 TIPOS DE PILAS.

3.1 PILAS PRIMARIAS.

3.1.1 Pilas de dixido de manganeso.3.1.2 Pilas de mercurio con xido-zinc.3.1.3 Pilas de plata con xido-zinc.3.1.4 Pilas de litio.3.1.5 Pilas de sulfuro litio-hierro.3.1.6 Pilas de monofluoruro de litio-carbono.3.1.7 Pilas de aire-depolarizado.3.1.8 Pilas de zinc-aire.3.1.9 Pilas de aluminio-aire.

3.2 PILAS SECUNDARIAS.

3.2.1 Pilas de cido-plomo.3.2.2 Pilas alcalinas de almacenamiento.3.2.3 Pilas de hidrxido nquel-cadmio.3.2.4 Pilas de hidrxido de nquel-hidrogeno.3.2.5 Pilas de xido de plata-zinc.3.2.6 Pilas secundarias de litio. 3.2.7 Pilas secundarias de sodio-sulfuro.

3.3 APLICACIONES.

3.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS.

4. CONCLUSIONES.

5. BIBLIOGRAFIA.

INTRODUCCIN.

Electroqumica:Es una rama de la qumica que estudia la transformacin entre la energa elctrica y la energa qumica. Las reacciones qumicas que se dan en la interface de un conductor elctrico llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor y un conductor inico llamado electrolito pudiendo ser una disolucin y en algunos casos especiales, un slido.Electrlisis: Laelectrlisis es el proceso quesepara los elementos de un compuestopor medio de laelectricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el ctodo (una reduccin) y la liberacin de electrones por los aniones en el nodo (una oxidacin).Celdas electroqumicas: Lacelda electroqumicaes un dispositivo capaz de obtenerenerga elctricaa partir dereacciones qumicas, o bien, de producir reacciones qumicas a travs de la introduccin de energa elctrica. Un ejemplo comn de celda electroqumica es la "pila" estndar de 1,5 voltios. En realidad, una "pila" es unacelda galvnicasimple, mientras unabateraconsta de varias celdasconectadas en serie.Celdas electrolticas: Es un dispositivo simple de dos electrodos, sumergido en un electrolito capaz de originar energa elctrica por medio de una reaccin qumica. Si se produce una reaccin qumica por el paso de electricidad a travs de ella, tenemos las celdas electrolticas. Cuando se combinan dos o ms celdas en serie o paralelo se obtiene una batera. El acumulador de plomo es una batera constituida por tres celdas conectadas en serie.Pilas: Unapila elctricaes un dispositivo que convierteenerga qumicaenenerga elctricapor un proceso qumico transitorio, tras lo cual cesa su actividad y han de renovarse sus elementos constituyentes, puesto que sus caractersticas resultan alteradas durante el mismo. Se trata de un generadorprimario. Esta energa resulta accesible mediante dos terminales que tiene la pila, llamados polos,electrodoso bornes. Uno de ellos es el polo negativo onodoy el otro es el polo positivo octodo.Bateras: Se denominabatera,batera elctrica,acumulador elctricoo simplementeacumulador, al dispositivo que almacenaenerga elctrica, usando procedimientos electroqumicos y que posteriormente la devuelve casi en su totalidad; este ciclo puede repetirse por un determinado nmero de veces. Se trata de ungenerador elctricosecundario; es decir, un generador que no puede funcionar sin que se le haya suministrado electricidad previamente, mediante lo que se denomina proceso de carga.

1. ELECTROQUMICA.

Electroqumica:Es una rama de la qumica que estudia la transformacin entre la energa elctrica y la energa qumica. Las reacciones qumicas que se dan en la interface de un conductor elctrico llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor y un conductor inico llamado electrolito pudiendo ser una disolucin y en algunos casos especiales, un slido.La electroqumica es el estudio de las reacciones qumicas que producen efectos elctricos y de los fenmenos qumicos causados por la accin de las corrientes o voltajes.Es por esto, que el campo de la electroqumica ha sido dividido en dos grandes secciones. La primera es la Electrlisis, la cual se refiere a las reacciones qumicas que se producen por accin de una corriente elctrica. La segunda se refiere a aquellas reacciones qumicas que generan una corriente elctrica, ste proceso se lleva a cabo en una celda o pila galvnica.Si una reaccin qumica es conducida mediante una diferencia de potencial aplicada externamente, se hace referencia a una electrlisis. En cambio, si la cada de potencial elctrico, es producida como consecuencia de la reaccin qumica, se conoce como un acumulador de energa elctrica", tambin llamado batera o celda galvnica.

1.1 HISTORIA DE LA ELECTROQUIMICA.

En la historia de la electroqumica no se puede dejar de hacer referencia a los primeros cientficos que utilizaron la electricidad para sus experimentos. El ms antiguo de ellos fue William Gilbert, quien descubri el magnetismo por el paso de una corriente elctrica, seguido de Otto von Guericke, quien construy el primer generador de electricidad en su natal Alemania. A mediados del siglo XVI, el francs Charles Franoise de Cisternay du Fay estableci que la electricidad poda tener dos signos: el positivo y el negativo, e incluso la explic como dos tipos de fluido, el fluido positivo y el fluido negativo. No pas mucho tiempo para que Benjamin Franklin contradijera esta teora y la rebatiera insistiendo en que la electricidad era slo un tipo de fluido. Posteriormente, aparecieron las disertaciones de Charles-Augustin de Coulomb, quien dict la ley de la atraccin y repulsin electrosttica en 1781, y en su honor se denomin la unidad de carga como el coulomb, representado por una letra C en el Sistema Internacional de unidades.

William Gilbert, quien Otto von Guericke y su generadordescubri el magnetismo de electricidad

Charles Franoise de Benjamin FranklinCisternay du Fay

El primer hecho histrico relacionado con la electroqumica y que trascendi en el estudio de la interaccin de la electricidad con las reacciones qumicas se atribuye al anatomista y mdico italiano Luigi Galvani, quien propuso la existencia de la electricidad animal. Galvani public su ensayo tituladoDe Viribus Electricitatis in Motum Musculari Commentarius, donde propuso que el tejido animal tena una fuerza vital desconocida que activaba los nervios y msculos cuando se tocaban con un metal. Esto lo demostr innumerables ocasiones utilizando las ancas de una rana muerta e incluso ranas vivas. En sus experimentos se pudo constatar que la contraccin de los msculos se manifestaba por el paso de una corriente elctrica. Independientemente de la veracidad de la fuerza vital desconocida, la contribucin de Galvani fue determinante en el avance de las neurociencias. Por otra parte, el nombre de Galvani se asoci con el trmino galvanizado, que significa la formacin de un recubrimiento protector sobre un metal por el paso de una corriente, creando una proteccin contra el fenmeno de corrosin de los materiales metlicos.

Luigi Galvani Experimento de Luigi Galvani con ancas de rana

A inicios del siglo XIX, se llevan a cabo los trabajos de Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, que sirvieron de piedra angular para una serie de definiciones en fsica y electroqumica. Su fama creci cuando contradijo la hiptesis de Galvani y confirm que no existe un tipo de electricidad animal, sino que la electricidad que haca contraer los msculos de la rana se deba a la composicin de los materiales de los cables que se utilizaban a los extremos de las ancas. Es decir, uno de los alambres era Cu y el otro era Zn y, en realidad, la electricidad flua debido a la diferencia de potencial elctrico de los dos metales. De hecho el dispositivo utilizado por Volta se conoce como lapila voltaica, cuyos electrodos son precisamente discos de Cu y Zn sumergidos en una solucin que contiene iones que transportan la carga elctrica en solucin. En honor a Volta, se asign la unidad de potencial elctrico al Volt, V, en el sistema internacional de unidades. La pila voltaica sirvi tambin para introducir la idea de la conduccin inica que es un mecanismo de conduccin de la electricidad que presentan las sales disueltas en agua, tambin llamadas electrolitos.

Alessandro Giuseppe Antonio Pila de VoltaAnastasio Volta

Al repetir el experimento de Volta, William Nicholson quiso determinar las cargas en cada lado de la pila voltaica y por accidente dej caer agua encima de las conexiones, percatndose de que se formaban burbujas de gas.

William Nicholson

Para comprobar sus sospechas, John Willen Ritter sumergi las terminales de la pila en agua y observ el desprendimiento de burbujas de oxgeno e hidrgeno. Curiosamente la electricidad generada entre el Cu y Zn se aprovech para descomponer el agua en sus elementos. A este proceso de descomposicin del agua por el paso de una corriente elctrica se le conoce con el nombre de electrlisis.En esta misma poca tambin aparecieron los trabajos de Henry Cavendish quien hizo experimentos de electrlisis cuantitativos para determinar la composicin del agua.A partir de esa poca se desencadenaron innumerables investigaciones alrededor de la electroqumica. Por citar algunos ejemplos de inters tecnolgico, est la tcnica del electroplatinado, que consiste en recubrir una superficie con una capa de metal puro. Este procedimiento se hace partiendo de una sal del metal a depositar disuelta que asegure la presencia decationes metlicos. Una vez disuelta la sal se hace pasar una corriente elctrica entre dos electrodos sumergidos en la solucin inica. La formacin de la capa de metal depositado se hace al incorporar los cationes sobre el ctodo y se le denomina reaccin de reduccin. Es por esto que las piezas que se van a recubrir de metal deben funcionar como ctodos en una celda de electroplatinado.Cabe destacar que a mediados del siglo XIX el inters se dirigi hacia mejorar las pilas o bateras utilizando diferentes materiales como electrodos y diversas soluciones electrolticas.Se ha constatado que el principio de funcionamiento de una pila o batera y de una celda de electrlisis es diferente a pesar de que ambos tienen nodo, ctodo y solucin electroltica. En cuanto a las celdas de electrlisis se sabe que consumen electricidad, mientras que las pilas o bateras la generan. Para entender esta diferencia es conveniente recurrir a la escala de potenciales estndar de oxido reduccin y distinguir las reacciones que se desencadenan tanto en el nodo como en el ctodo.Michael Faraday encontr un nmero que se repeta constantemente al buscar la equivalencia de la carga que pasaba por un circuito con la cantidad de material depositado en un ctodo. Este nmero se conoce como constante de Faraday y es aproximadamente 96500 C/equivalente molar de een la reaccin. Por otra parte, en honor a Faraday se cre la unidad conocida como faradio, f, y que se utiliza para medir la capacitancia elctrica de un material.

Michael Faraday

En la era moderna, los siguientes cientficos se han dado a conocer por sus contribuciones al avance de la electroqumica, algunos de ellos se han hecho acreedores al Premio Nobel de qumica: Walter Herman Nernst, Julius Tafel, Jaroslav Heirovsky, Veniamin Grigorevick Levick , Ulrich Evans, Marcel Pourbaix, Edward Brough Randles, John Albert Valentine Buttler, Max Volmer , Heinz Gerischer , Brian Evans Conway, John OMara Bockris , Revaz Dogonadze y Rudolph Marcus.

1.2 PRINCIPIOS DE LA ELECTROQUMICA.

Reacciones de Reduccin-Oxidacin

Las reacciones dereduccin-oxidacinson lasreaccionesde transferencia deelectrones. Esta transferencia se produce entre un conjunto de elementosqumicos, uno oxidante y uno reductor (una formareduciday una formaoxidadarespectivamente). En dichas reacciones la energa liberada de una reaccin espontnea se convierte enelectricidado bien se puede aprovechar para inducir una reaccin qumica no espontnea.

Balanceo de las ecuaciones Redox

Las reacciones electroqumicas se pueden balancear por elmtodo ion-electrndonde la reaccin global se divide en dossemirreacciones, se efecta el balance de carga y elemento, agregandoH+,OH,H2Ooelectronespara compensar los cambios de oxidacin. Antes de empezar a balancear se tiene que determinar en qu medio ocurre la reaccin, debido a que se procede de una manera en particular para cada medio.

Medio cidoSe explicar por medio de un ejemplo, cuando una sal magnsica reacciona conBismutato de Sodio.- El primer paso es escribir la reaccin sin balancear:

- Luego se divide en dos semirreacciones:

- Cada semirreacin se balancea de acuerdo con el nmero y tipo de tomos y cargas. - Como estamos en medio cido los ionesH+se agregan para balancear los tomos deHy se agregaH2Opara balancear los tomos deO.

- Finalmente se multiplica cada semirreaccin por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones.

- Reaccin Balanceada:

- En algunos casos es necesario agregar contraiones para terminar de balancear la ecuacin. Para este caso, si se conociera el anin de la sal magnsica, ese sera el contraan. Se agrega por igual de ambos lados de la ecuacin lo necesario para terminar de balancearla.

Medio AlcalinoTambin se explicar por medio de un ejemplo, cuando elPermanganato de potasioreacciona con elSulfito de sodio.- El primer paso es escribir la reaccin sin balancear:

- Luego se divide en dos semirreacciones:

- Cada semirreacin se balancea de acuerdo con el nmero y tipo de tomos y cargas. - - - Como estamos en medio alcalino losOHse agregan para balancear los tomos deHy normalmente se agrega la mitad de molculas deH2Odel otro lado de la semirreaccin para balancear los tomos deO.

Finalmente se multiplica cada semirreacin por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones.

-Reaccin Balanceada:

- En este caso se agregaron contraiones para terminar de balancear la ecuacin (los cationes K+y Na+).

1.3 CELDAS ELECTROQUMICAS.

CELDAS ELECTROQUMICASSon aquellas en las cuales la energa elctrica que procede de una fuente externa provee reacciones qumicas no espontneasSus componentes caractersticos son:- Ctodo Es el electrodo sobre el que se produce la reduccin. El agente oxidante gana electrones y por tanto se reduce.M+ + 1e- > MPor convenio se define como el polo positivo. - nodoEs el electrodo sobre el que se produce la oxidacin. El agente reductor pierde electrones y por tanto se oxida.M > M+ + 1e-Por convenio se define como el polo negativo.- Puente salino: Es un tubo con un Puente salino electrolito en un gel que est conectado a las dos semiceldas de una celda galvnica; el puente salino permite el flujo de iones, pero evita la mezcla de las disoluciones diferentes que podra permitir la reaccin directa de los reactivos de la celda.- Voltmetro Permite el paso de los electrones cerrando el circuito. Mide la diferencia de potencial elctrico entre el nodo y el ctodo siendo la lectura el valor del voltaje de la celda.

TIPOS DE CELDAS ELECTROQUIMICAS:

-Celda Galvnica. Permite obtener energa elctrica a partir de un proceso qumico. La reaccin qumica se produce de modo espontneo y son lasllamadas pilas voltaicas o bateras.

-Celda electroltica.La reaccin no se da de forma espontnea. No se obtiene energa elctrica. La aplicacin de una fuente de energa externa produce una reaccin qumica.

CIRCULACIN DE LA CORRIENTE:

La electricidad se transporta en una celda a travs de 3 mecanismos:

a. Conduccin por los electrones en el electrodo.b. Conduccin inica. Los cationes (cargas positivas) y aniones (cargas negativas) transportan electricidad por el interior de la celda.c. Acoplamiento de la conduccin inica en la disolucin con la conduccin de los electrones en los electrodos. Son las reacciones de oxidacin-reduccin que se producen.

POTENCIAL DE LA CELDA.La corriente de electrones fluye del nodo al ctodo porque hay una diferencia de energa potencial entre los dos electrodos.

El potencial de la celda depende de:- Naturalezade los Electrodos- Naturaleza de los Iones- Concentracin- Temperatura MODELO DE CELDAS

2. ELECTRLISIS.

Laelectrlisis es el proceso quesepara los elementos de un compuestopor medio de laelectricidad. En ella ocurre la captura de electrones por los cationes en el ctodo (una reduccin) y la liberacin de electrones por los aniones en el nodo (una oxidacin).HISTORIAFue descubierta accidentalmente en 1800 porWilliam Nicholsonmientras estudiaba el funcionamiento de las bateras. Entre los aos 1833 y 1836 el fsico y qumico inglsMichael Faraday desarroll las leyes de la electrlisis que llevan su nombre y acu los trminos.PROCESO- Se aplica una corriente elctrica continua mediante un par deelectrodosconectados a una fuente dealimentacin elctricay sumergidos en la disolucin. El electrodo conectado al polo positivo se conoce comonodo, y el conectado al negativo comoctodo.- Cada electrodo atrae a los iones decargaopuesta. As, los iones negativos, oaniones, son atrados y se desplazan hacia el nodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, ocationes, son atrados y se desplazan hacia el ctodo (electrodo negativo).- La energa necesaria para separar a los iones e incrementar su concentracin en los electrodos es aportada por la fuente de alimentacin elctrica.- En los electrodos se produce unatransferencia de electronesentre estos y los iones, producindose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al nodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del ctodo (-). En definitiva lo que ocurre es una reaccin deoxidacin-reduccin, donde la fuente de alimentacin elctrica se encarga de aportar la energa necesaria.

Electrlisis del agua

Si el agua es destilada, la electrolisis no solo separa el oxgeno y el hidrogeno, sino los dems componentes que estn presentes como sales, metales y algunos otros minerales.

Es importante hacer varias consideraciones:- Nunca deben unirse loselectrodos, ya que lacorriente elctricano va a conseguir el proceso y la batera se sobrecalentar y quemar.-Debe utilizarse siemprecorriente continua(energa de bateras o de adaptadores de corriente), nuncacorriente alterna(energa del enchufe de la red).-La electrlisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto, de lo contrario produciran una mezcla peligrosamente explosiva (ya que el oxgeno y el hidrgeno resultantes se encuentran enproporcin estequiomtrica).- Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposicin a un catalizador. El ms comn es el calor; otro es el platino en forma de lana fina o polvo. El segundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidades pequeas de hidrgeno en presencia de oxgeno y el catalizador, de manera que el hidrgeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue.

APLICACIONES DE LAS CELDAS ELECTROQUMICAS.-Produccin dealuminio,litio,sodio,potasioymagnesio.-Produccin dehidrxido de sodio,cido clorhdrico, clorato de sodio y clorato de potasio.-Produccin dehidrgenocon mltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. Ver ms enhidrgeno diatmico.-La electrlisis de una solucin salina permite producirhipoclorito(cloro): este mtodo se emplea para conseguir unacloracinecolgica del agua de las piscinas.-La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos. - Lagalvanoplastia, tambin usada para evitar la corrosin de metales, crea una pelcula delgada de un metal menos corrosible sobre otro metal.

2.1 CELDAS ELECTROLTICAS.

Las celdas electrolticas estn constituidas por un recipiente; el cul contiene al electrlito y debe ser de un material que no reaccione con ste, dos electrodos (uno funciona como ctodo y el otro como nodo) quines permiten el paso de la corriente elctrica. Una fuente de voltaje y un ampermetro. En la figura anterior se muestra el proceso electroltico del cloruro de sodio (NaCI), sta sustancia al encontrarse en forma lquida, las partculas que la forman se encuentran como iones.Al fluir los electrones a travs del electrlito, los cationes (Na+) son atrados por el ctodo efectundose una reaccin de reduccin. Es por ello que, al ctodo se le defina como el electrodo donde se lleva a cabo la reduccin.Al mismo tiempo, los aniones ( CI-) se dirigen hacia el nodo, donde ocurre la oxidacin. Al nodo se le define como el electrodo donde ocurre la oxidacin.

2.2 ELECTRODO

Unelectrodoes unconductor elctricoutilizado para hacer contacto con una parteno metlicade uncircuito, por ejemplo unsemiconductor, un electrolito, elvaco(en unavlvula termoinica), un gas (en unalmpara de nen), etc. La palabra fue acuada por el cientficoMichael Faradayy procede de las voces griegaselektron, que significambary de la que proviene la palabraelectricidad; yhodos, que significacamino.

ANODO Y CATODO EN CELDAS ELECTROQUMICAS Un electrodo en unacelda electroqumica. Se refiere a cualquiera de los dos conceptos, seanodooctodo, que tambin fueron acuados porFaraday. El nodo es definido como el electrodo en el cual loselectronessalen de la celda y ocurre laoxidacin, y el ctodo es definido como el electrodo en el cual loselectronesentran a la celda y ocurre lareduccin. Cada electrodo puede convertirse en nodo o ctodo dependiendo delvoltajeque se aplique a la celda. Un electrodobipolares un electrodo que funciona como nodo en una celda y como ctodo en otra.

Celda primariaUnacelda primariaes un tipo especial decelda electroqumicaen la cual la reaccin no puede ser revertida, y las identidades delnodoyctodoson, por lo tanto, fijas. El ctodo siempre es el electrodo positivo. La celda puede ser descargada pero no recargada.

Celda secundariaUnacelda secundaria, unabatera recargablepor ejemplo, es una celda en que lareaccines reversible. Cuando la celda est siendo cargada, elnodose convierte en el electrodo positivo (+) y elctodoen el negativo (-). Esto tambin se aplica a lacelda electroltica. Cuando la celda est siendo descargada, se comporta como unacelda primariao voltaica, con elnodocomo electrodo negativo y elctodocomo positivo.

Otros ctodos y nodos En untubo de vacoo unsemiconductorpolarizado (diodos,condensadores electrolticos) elnodoes el electrodo positivo (+) y elctodoel negativo (-). Loselectronesentran al dispositivo por el ctodo y salen por el nodo.En una celda de tres electrodos, un electrodo auxiliar es usado slo para hacer la conexin con elelectrolitopara que una corriente pueda ser aplicada al electrodo en curso. El electrodo auxiliar esta usualmente hecho de un materialinerte, como unmetal nobleografito.

Electrodos de soldadura En lasoldadura por arcose emplea un electrodo como polo del circuito y en su extremo se genera el arco elctrico. En algunos casos, tambin sirve como material fundente. El electrodo o varilla metlica suele ir recubierta por una combinacin de materiales diferentes segn el empleo del mismo. Las funciones de los recubrimientos pueden ser: elctrica para conseguir una buena ionizacin, fsica para facilitar una buena formacin del cordn de soldadura y metalrgica para conseguir propiedades contra la oxidacin y otras caractersticas.

Electrodos de corriente alterna Para sistemas elctricos que usancorriente alterna, los electrodos son conexiones delcircuitohacia el objeto que actuar bajo la corriente elctrica, pero no se designanodooctododebido a que la direccin del flujo de loselectronescambia peridicamente, numerosas veces por segundo. Son una excepcin a esto, los sistemas en los que la corriente alterna que se aplica es de baja amplitud (por ejemplo 10 mV) de tal forma que no se alteren las propiedades como nodo o ctodo, ya que el sistema se mantiene en un estado pseudo-estacionario.Los electrodos tambin son considerados varillas de metal cubiertas con sustancias adecuadas al tipo de soldadura. La medida de electrodos ms utilizada es de 2,50 x 350 y 3,25 x 350 mm. El primer nmero indica el dimetro del electrodo (1,5-2,5,etc.) y el segundo nmero la longitud total del electrodo.

Tipos de electrodos Electrodos para fines mdicos, comoEEG,EKG,ECT,desfibrilador. Electrodos para tcnicas de Electrofisiologa en investigacinbiomdica. Electrodos para ejecucin ensilla elctrica. Electrodos paragalvanoplastia. Electrodos parasoldadura. Electrodos deproteccin catdica. Electrodos inertes parahidrlisis(hechos deplatino). Electrodos parapuesta a tierra, tambin conocidos comopicaojabalina. Ultramicroelectrodo. Electrodo de anillo-disco rotatorio. Electrodo de calomelanos. Electrodo de trabajo.2.2.1 NODOElnodoes unelectrodoen el que se produce unareaccindeoxidacin, mediante la cual un material, al perderelectrones, incrementa suestado de oxidacin.Faraday(en la serie VII de lasInvestigaciones experimentales sobre la electricidad) utiliz por primera vez el trmino, con el significado de camino ascendente o de entrada [del griego (an): hacia arriba, y (ods): camino], pero referido exclusivamente alelectrolitode unacelda electroqumica.Su vinculacin alpolopositivo del correspondiente generador implica trnsito de lacorriente elctricapor el circuito exterior desde el polo positivo hasta el negativo; es decir, transportada por cargas positivas.Pila galvnicaCelda electroltica

Tipo de conversinEnerga qumicaEnerga elctricaEnerga elctrica Energa qumica

Electrodo positivoCtodo (reduccin)nodo (oxidacin).

Electrodo negativonodo (oxidacin)Ctodo (reduccin)

Reglanemotcnica: Ctodo Reduccin (consonante con consonante) nodo Oxidacin (vocal con vocal)

La polaridad del ctodo, positiva o negativa, depende del tipo de dispositivo y, a veces, del modo como opera, pues se establece segn la direccin de lacorriente elctrica, atendiendo la definicin universal de este fenmeno. En consecuencia:En un dispositivo que: Consume energa, el nodo es positivo Proporciona energa, el nodo es negativo

Parecera lgico definir el sentido de la corriente elctrica como el sentido del movimiento de las cargas libres. Sin embargo, si el conductor no es metlico, tambin hay cargas positivas en movimiento por el conductor externo (elelectrolitode la celda), y cualquiera que sea el sentido convenido existiran cargas movindose en sentidos opuestos. Por tanto se adopta el convenio de que su definicin del sentido de la corriente sea el recorrido por las cargas positivas (cationes), y que en consecuencia es del positivo al negativo:nodoctodo.En los casos devlvulas termoinicas,fuentes elctricas,pilas, etctera, el nodo es el electrodo o terminal de mayor potencial. En una reaccinredoxcorresponde al elemento que se oxidar.

Diagrama de un nodo decincen unacelda galvnica.Reaccin de oxidacin:Zn0 Zn2++ 2e-

2.2.2 CATODO Unctodoes unelectrodoen el que se genera unareaccindereduccin, mediante la cual un material reduce suestado de oxidacinal aportarle electrones.Pila galvnicaCelda electroltica

Tipo de transformacinEnerga qumicaEnerga elctricaEnerga elctrica Energa qumica

Electrodo positivoCtodo (reduccin)nodo (oxidacin)

Electrodo negativonodo (oxidacin)Ctodo (reduccin)

Reglamnemotcnica: Ctodo Reduccin (consonante con consonante) nodo Oxidacin (vocal con vocal)

Lapolaridaddel ctodo, positiva o negativa, depende del tipo de dispositivo. A veces la condiciona el modo de operacin, pues se establece segn la direccin de lacorriente elctrica, atendiendo la definicin universal de corriente elctrica. En consecuencia, en un dispositivo que consume energa (como unacelda electroltica) el ctodo es negativo, y en un dispositivo que proporciona energa, como unapila voltaica(opila de Voltao unabatera) el ctodo es positivo

2.2.3 ANINUnanines union(o ion) concarga elctricanegativa, es decir, que ha ganadoelectrones.Los aniones monoatmicos se describen con unestado de oxidacinnegativo. Los aniones poliatmicos se describen como un conjunto de tomos unidos con una carga elctrica global negativa, variando su estado de oxidacinindividuales y tiene cargas negativas.Anionesfrecuentes

Nombre formalFrmula

ArseniuroAs3

AzidaN3

BromuroBr

CarburoC4

CloruroCl

FluoruroF

FosfuroP3

HidruroH

NitruroN3

xidoO2

PerxidoO22

SulfuroS2

YoduroI

2.2.4 CATIN

Uncatines union(seatomoomolcula) concarga elctricapositiva, es decir, que ha perdidoelectrones. Los cationes se describen con unestado de oxidacinpositivo. Esto se debe a que han ganado o perdido electrones de su dotacin, originalmente neutra, fenmeno que se conoce como ionizacin.Ion: En qumica, se define al ion, del griego ion (), participio presente de ienai "ir", de ah "el que va", como una especie qumica, ya sea un tomo o una molcula, cargada elctricamente.Lassalestpicamente estn formadas por cationes yaniones(aunque elenlacenunca es puramenteinico, siempre hay una contribucincovalente).Tambin los cationes estn presentes en el organismo enelementostales como elsodio(Na) y elpotasio(K) en forma desales ionizadas.Ejemplo: El catin K+es un K que perdi un electrn para quedar isoelectrnico con elargn. El Mg2+es un Mg que perdi 2 electrones para quedar isoelectrnico con elnen.Cationesfrecuentes

NombreIUPACSmboloNombre tradicional

Cationes simples

Catin aluminioAl3+Catin aluminio

Catin barioBa2+Catin bario

Catin berilioBe2+Catin berilio

Catin cesioCs+Catin cesio

Catin calcioCa2+Catin calcio

Catin cromo (II)Cr2+Catin cromoso

Catin cromo (III)Cr3+Catin crmico

Catin cromo (VI)Cr6+Catin percrmico

Catin cobalto (II)Co2+Catin cobaltoso

Catin cobalto (III)Co3+Catin cobltico

Catin cobre (I)Cu+Catin cuproso

Catin cobre (II)Cu2+Catin cprico

Catin galioGa3+Catin galio

Catin helioHe2+(partcula )

Catin hidrgenoH+Catin hidrgeno (Protn)

Catin hierro (II)Fe2+Catin ferroso

Catin hierro (III)Fe3+Catin frrico

Catin plomo (II)Pb2+Catin plumboso

3. TIPOS DE PILAS.

3.1 PILAS PRIMARIAS.

3.1.1 PILAS DE DIXIDO DE MANGANESO. Pilas alcalinas recargables de dixido de zinc-manganeso: Este tipo de pilas fueron diseadas para actuar como substitutos en sistemas donde se requieran cantidades moderadas de energa. Su gran densidad energtica y su bajo costo incitan a ms estudios.

3.1.2 PILAS DE XIDO DE MERCURIO CON XIDO-ZINC.

Pilas de mercurio con xido-zinc: Este sistema ocupa un electrolito alcalino. Ha sido largamente usada para el uso en pilas botn o las comnmente usadas para relojes etc... Tienen una densidad energtica de aproximadamente 4 veces mas que las pilas de zinc-manganeso. Es muy confiable y da casi siempre 1.35 volts, y gracias a esto se usa como una pila de referencia.

3.1.3 PILAS DE PLATA CON XIDO-ZINC.

Pilas de plata con xido de zinc

Una batera de plata-zinc puede ser recargada aproximadamente 200 veces lo que equivale solo a la mitad de una batera corriente de litio-ion Latecnologade plata-zinc ya es usada en pequeas bateras del tamao de un botn, por ejemplo, en relojes de pulsera.

3.1.4 PILAS DE XIDO DE LITIO.

Pilas de Litio: Es un dispositivo diseado para almacenamiento deenerga elctricaque emplea comoelectrolito, una sal delitioque procura los iones necesarios para la reaccinelectroqumicareversible que tiene lugar entre elctodoy elnodo

3.1.5 PILAS DE SULFURO LITIO-HIERRO.

Pilas de sulfuro litio-hierro: Estas pilas en porte miniatura ofrecen grandes capacidades y bajo costo. En operaciones que requieren de 1.5 a 1.8 voltios, estas pueden ser un substituto a algunos tipos de pilas alcalinas.

3.1.6 PILAS DE MONOFLUORURO DE LITIO-CARBONO.

Pilas de monofluoruro de litio-carbono: estn han sido una de las pilas de litios ms comercialmente exitosas, de larga vida, alta densidad energtica, buena adaptacin a temperaturas y con un voltaje de 3.2 voltios. Sin embargo, el costo del monofluoruro de carbono es muy alto.

3.1.7 PILAS DE AIRE DEPOLARIZADO.

Pilas de aire-depolarizado: Una manera muy prctica de obtener alta densidad energtica es usar el oxgeno en el aire como liquido del material del ctodo. Si es juntado con un nodo tal como el zinc, larga vida a bajo costo, pueden ser obtenidos. La pila, eso s, debe ser construida de manera tal de que el oxgeno no entre en contacto con el nodo, el cual atacara.

3.1.8 PILAS DE ZINC-AIRE.

Pilas de zinc-aire: El diseo y principio de estas pilas es relativamente simple, pero su construccin no lo es, ya que el electrodo de aire debe ser extremadamente delgado. Se han hecho muchos estudios y grandes avances se han hecho en el aire del sellado del aire y la optimizacin de este tipo de pilas.

3.1.9 PILAS DE ALUMINIO-AIRE.

Pilas de aluminio-aire: Una empresa trabaja en este sentido desarrollando bateras de aluminio-airerecargables. Podran conseguir unas bateras sin lmite de almacenamiento.

Las bateras de aluminio-aire tienen algunas ventajas frente a sus competidoras: ergonoma, facilidad de manejo, compatibilidad e interoperabilidad. Segn la compaa, estn en la vanguardia internacional en el almacenamiento de electricidad. El sector de lasenergas renovablespuede ser uno de los que ms se beneficie.

3.2 PILAS SECUNDARIAS.Las pilas secundarias, o pilas de almacenamiento, obtienen su energa transformando alguno de sus qumicos en otro tipo de qumicos. Cuando el cambio es total, la pila ya no produce ms energa. Sin embargo, esta puede ser recargada mandando una corriente elctrica de otra fuente a travs de ella para as poder volver a los qumicos a su estado original. Un ejemplo de este grupo es la batera de auto o pila de cido-plomo.

3.2.1 PILAS DE CIDO PLOMO.Pilas de cido-plomo: Este tipo de pila ha sido la pila recargable ms usada en el mundo. La mayora de este tipo de pilas son construidas de planchas de plomo o celdas, donde una de estas, el electrodo positivo, est cubierto con dixido de plomo en una forma cristalina entre otros aditivos. El electrolito est compuesto de cido sulfrico, y este participa en las reacciones con los electrodos donde sulfato de plomo es formado y lleva corriente en forma de iones. Estudios demuestran que la pila de plomo-cido tiene una densidad energtica de aproximadamente 20 veces mayor que la de las pilas de nquel-cadmio o nquel-hierro.

La razn por la cual este tipo de pila ha sido tan exitosa es que tiene un gran rango de entregar gran o poca corriente; facilidad de recargar, su bajo costo en comparacin al resto de las recargables, alto voltaje (2.04 volts por celda), facilidad de fabricacin y la facilidad de salvataje de sus componentes.

3.2.2 PILAS ALCALINAS DE ALMACENAMIENTO.

Pilas alcalinas de almacenamiento: En las pilas de almacenamiento de este tipo la energa es derivada de la reaccin qumica en una solucin alcalina.

3.2.3 PILAS DE HIDRXIDO NIQUEL-CADMIIO.Pilas de hidrxido de nquel-cadmio: Estas son las pilas porttiles ms comunes que existen. Tienen la caracterstica de poder dar corrientes excepcionalmente altas, pueden ser rpidamente cargadas cientos de veces, son tolerantes al abuso de sobrecarga. Sin embargo, comparadas con otros tipos de pila primarias e incluso con otras de su tipo, estas pilas son pesadas y tienen una limitada densidad energtica. Estas pilas funcionan mejor si es que son dejadas a descargarse completamente antes de cargarse nuevamente, sino puede producirse un fenmeno conocido como el efecto de la memoria donde las celdas se comportan como si estas tuvieran menos capacidad para la cual fueron hechas. Su uso es muy variado podemos encontrarlas desde los sistemas de partida para los motores de un avin hasta en el walkman que uno est usando. Este tipo de pila se comporta bien bajo temperaturas fras. Pilas de hidrxido de nquel-zinc: estn bajo investigacin y si su vida puede ser alargada podran ser un viable substituto para las pilas de nquel-cadmio. Pilas de hidrxido de nquel-hierro: este tipo de pilas puede proveer miles de ciclos, pero no al recargar necesitan mucha energa y al funcionar se calientan ms de lo deseado.

3.2.4 PILAS DE HIDRXIDO NIQUEL-HIDRGENO.

Pilas de hidrxido de nquel-hidrgeno: Estas pilas fueron desarrolladas principalmente para el programa espacial de los EE.UU. Los estudios demuestran que aleaciones de nquel pueden reversiblemente disolver o soltar hidrgeno en proporcionalmente a cambios en la presin y temperatura. Este hidrogeno servira como un material de nodo. Hay especulacin de que este tipo de pila podra reemplazar a la de nquel-cadmio en algunas aplicaciones.

3.2.5 PILAS DE XIDO DE PLATA-ZINC.

Pilas de xido de plata-zinc: Aunque son caras, estas pilas son usadas cuando la densidad energtica, el tamao, y el peso son fundamentales. Despus de aos de que su uso fue restringido a minas y torpedos su uso se ha ido diversificando hasta llegar a la exploracin submarina y sistemas de comunicaciones.

3.2.6 PILAS SECUNDARIAS DE LITIO.

Pilas secundarias de litio: Este tipo de pila muestra una gran promesa a futuro ya que su energa tericamente va de 600 a 2,000 wats por hora por kg. Algunos elementos con los cuales se investiga son: disulfito de litio-titanio, dixido de litio-manganeso y disulfito de litio-molibdeno.

3.2.7 PILAS SECUNDARIAS DE SODIO SULFURO.

Pilas secundarias de sodio-sulfuro: Mucha experimentacin se ha llevado a cabo con este tipo de pila que funciona alrededor de los 350 grados C'. Aun se deben resolver bastantes problemas relativos a su estabilidad. Especialmente cuando se toma en cuenta que necesita ser enfriada y calentada entre usos. Pero su economa y la entrega de 2.3 volts hacen que este sistema sea extremadamente atractivo, especialmente en el rea de los automviles elctricos.

3.3 APLICACIONES.La descomposicin electroltica es la base de un gran nmero de procesos de extraccin y fabricacin muy importantes en la industria moderna. La sosa custica (un producto qumico importante para la fabricacin de papel, rayn y pelcula fotogrfica) se produce por la electrlisis de una disolucin de sal comn en agua . La reaccin producecloroysodio.El sodio reacciona a su vez con el agua de la pila electroltica produciendo sosa custica. El cloro obtenido se utiliza en la fabricacin de pasta de madera y papel.Una aplicacin industrial importante de la electrlisis es el horno elctrico, que se utiliza para fabricar aluminio, magnesio y sodio. En este horno, se calienta una carga de sales metlicas hasta que se funde y se ioniza. A continuacin, se deposita el metal electrolticamente.Los mtodos electrolticos se utilizan tambin para refinar el plomo, el estao, el cobre, el oro y la plata. La ventaja de extraer o refinar metales por procesos electrolticos es que el metal depositado es de gran pureza. La galvanotecnia, otra aplicacin industrial electroltica, se usa para depositar pelculas de metales preciosos en metales base.Tambin se utiliza para depositar metales y aleaciones en piezas metlicas que precisen un recubrimiento resistente y duradero. La electroqumica ha avanzado recientemente desarrollando nuevas tcnicas para colocar capas de material sobre los electrodos, aumentando as su eficacia y resistencia. Tras el descubrimiento de ciertos polmeros que conducen la electricidad, es posible fabricar electrodos de polmeros.

3.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS. Hoy en da, las pilas ya son parte de nuestro diario vivir. Siempre usamos aparatos de nuestra vida cotidiana que usan pilas o estn relacionados con una.Adems, la tecnologa nos ha servido cada vez ms para poder crear pilas de mayor duracin y efectividad para que as cumplan su objetivo en mejor forma.Las pilas son tan usadas en nuestra vida diaria que su desaparicin significaran desde que alguien no despertara debido a que no le son el despertador hasta la muerte de alguien que usaba marcapasos.Por ejemplo, hoy en da la computacin cada da est ms avanzada y ms interiorizada en la sociedad. Pero qu sera de un computador sin pila? No podramos ni siquiera prenderlo ya que al hacerlo, no sabra que hacer ni que programa ejecutar ya que esa memoria que es almacenada gracias a la pila, se habra perdido. O la informacin que guardamos en el disco duro desaparecera ya que ste necesita una pila tambin.Otra ventaja de la pila, es la posibilidad que le ha dado a millones de personas de seguir viviendo, ya que un marcapaso est compuesto por una pila, y es precisamente de esa pila de lo que depende la vida de aquella persona.Ejemplos de ventajas de las pilas ms banales, pero no por eso menos importantes, sera fijarse en cuantos de los aparatos de los que usamos a diario usan pilas. No podramos tener relojes, radios, televisores, otros aparatos porttiles, en fin una serie de aparatos con los cuales ya estamos acostumbrados a vivir.Pero creemos que lo importante de las ventajas y desventajas de las pilas, es nombrar en este trabajo las desventajas con sus soluciones ya que frecuentemente son menos conocidas y no preocupantes. Las ventajas en general siempre se tienen en cuenta.Las pilas no son inofensivas. Lo mejor es saber distinguir entre los distintos tipos de pilas que hay en el mercado y cules son sus "contraindicaciones". En general, se venden 5 tipos de pilas no "recargables" compuestas por los siguientes minerales:1- carbn - zinc2- alcalinas3- cloruro de zinc4- xido de plata5- xido de mercurio.Las dos primeras son las ms comunes; las usamos para radios, linternas, "walk-man", etc.Ambas contienen diferentes porcentajes de mercurio. Las otras tres tambin se venden mucho y son las bateras, botn de los relojes, calculadoras, cmaras de fotos. El porcentaje de xido de mercurio en stas puede llegar al 50% de su peso total. En ambos grupos existe un elemento altamente contaminante: el mercurio.Cuando uno arroja pilas con mercurio a la basura, estas van a parar junto con el resto de los residuos a la tierra. Y a pesar de estar descargadas, seguirn descargando ese mineral a su alrededor. Si multiplicamos las pilas que usa cada habitante por la cantidad de habitantes, nos daremos cuenta con horror, cmo estamos contaminando nuestra tierra con mercurio. O sea, que la posibilidad de ingesta de este mineral no es un mal lejano. Puede provocar daos cerebrales, en los riones y en la funcin motor.La mayora (no todas) de las pilas y bateras "recargables" de ahora, carecen de mercurio. Sin embargo contienen nquel y cadmio, dos metales pesados altamente txicos.La exposicin al nquel puede destruir los tejidos de las membranas nasales. Mientras los estudios sobre el cadmio, lo califican como cancergeno y causante de trastornos en el aparato digestivo. Adems de resultar altamente peligroso para las embarazadas.Jams hay que tirar las pilas al inodoro o al ro debido a que tienen un altsimo poder de contaminacin en el agua.En cuanto al destino final de las pilas, no es posible hoy en nuestro pas y en muchos otros, pensar en el reciclado, no quedando otra alternativa que el almacenamiento en condiciones controladas.Para las pilas alcalinas, no existe tecnologa de reciclado desarrollada. En cuanto a las pilas de mercurio, que s es posible reciclar, el problema es que el proceso es tremendamente costoso.A corto y mediano plazo, no se vislumbra otro mtodo posible que sustituir los metales txicos por otros que no presenten peligros, pero las alternativas que hasta ahora se han manejado, no ofrecen una solucin universalmente practicable. En Alemania, existe desde 1986, un convenio entre el Ministerio de Medio Ambiente y los fabricantes, a fin de reducir el contenido de mercurio en las pilas. En Espaa se busca una lnea de pilas sin mercurio, y en diferentes pases europeos se viene estudiando el problema relativo al poder contaminante que ellas poseen.Las pilas son generadores porttiles que convierten la energa qumica en elctrica. Por sus caractersticas qumicas, pueden considerarse residuos nocivos con presencia de metales pesados.Las pilas alcalinas, estn compuestas por dixido de manganeso y zinc, y las comunes por zinc y carbono.Respecto a las microfilms, existen diferentes clases: las constituidas por zinc-aire, las alcalinas, las de xido de plata, las de litio y 1as de xido de mercurio, habiendo una larga lista de otros componentes.Segn estudios especializados, una micro pila de mercurio, puede llegar a contaminar 600.000 litros de agua, una de zinc-aire12.000 litros, una de xido de plata 14.000 litros y una pila comn 3.000 litros.Al descomponerse la capa protectora que las recubre, se liberan los metales que contienen, y all se produce la contaminacin.

4 CONCLUSIONES.Como hemos visto existen muchas formas de pilas, y en potencia existen muchas mas combinaciones posible por realizar. Gracias a las pilas se han logrado muchos avances como en el transporte, telecomunicaciones, en lo que sea las pilas han estado presente en la mayora de los inventos y de seguro no estaramos donde estamos sin ellas.En la actualidad las pilas siguen siendo usadas para variadsimas formas de uso.Ahora mismo los satlites en rbitas funcionan gracias a ellas, y cualquier otro objeto ya sea un objeto o invento que utilice las pilas.En el futuro se vern mas y grandes avances gracias a la pila, y tambin se vera el desarrollo de esta, ya sea en el desarrollo de pilas ms econmicas o la construccin de las pilas con un alto grado de confiabilidad y una densidad energtica muchsima ms alta de las que tenemos en la actualidad.

5 BIBLIOGRAFIA.http://es.wikipedia.org/wiki/Ani%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electroqu%C3%ADmicahttp://www.slideshare.net/emilem1/los-tipos-de-pilas-2607898http://ecoabc2.galeon.com/aficiones1058548.htmlhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pila_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3lisishttp://es.wikipedia.org/wiki/Reciclaje_de_pilas_y_bater%C3%ADashttp://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Bater%C3%ADa_recargablehttp://www.sinembargo.mx/02-06-2013/638116