Química y funcionamiento de una pila.

2.1       Química y funcionamiento de una pila.

Las pilas son celdas electroquímicas cuyo funcionamiento se basa en la transformación de la energía química en eléctrica, mediante reacciones espontáneas de óxido-reducción (redox).

Éstas reacciones producidas en los electrodos,  generan un flujo continuo de electrones de un polo (el negativo) al otro (el positivo), liberando energía en forma de electricidad.

Esto se debe a que ciertos metales al ser sumergidos en una sustancia electrolítica tienen la tendencia a reaccionar químicamente, perdiendo o ganando electrones, generando así una carga eléctrica. De este modo se producen dos semireacciones: oxidación y reducción (ver Figura 1). En la primera, el material del ánodo comienza a disolverse parcialmente debido al flujo de aniones (iones negativos) provenientes del electrolito; es decir, algunos de los átomos del ánodo son oxidados,  pasando a formar parte de la disolución (electrolito) en forma de cationes; los electrones que permanecen en el electrodo anódico permiten que el metal alcance un estado de valencia superior (semirreacción de oxidación) cargándolo negativamente. La segunda semirreacción ocurre en el cátodo, el cual por ser de un material distinto, no se disuelve en el electrolito en la misma medida, pero sí pierde electrones ante el flujo de cationes (iones positivos) provenientes del electrolito. Resultado de la pérdida de electrones, el cátodo comienza a cargarse “positivamente”. Ésta descompensación de carga genera un flujo de electrones de un electrodo (ánodo) para compensar la carencia de ellos al otro (cátodo). La ganancia de electrones por parte del cátodo, reduce al metal a un estado de valencia inferior (semirreacción de reducción). Este intercambio de electrones continuará hasta que el ánodo no pueda liberar electrones y el cátodo no pueda recibirlos.

Ambas reacciones transcurren en las superficies de cada electrodo, separadas entre sí por una solución iónica llamada electrolito, que permite el flujo de iones entre ellos. Para producir la trasferencia electrónica, y por tanto la generación de corriente eléctrica es necesario cerrar el circuito entre el ánodo y el cátodo, para ello es preciso conectar los electrodos de la pila mediante conductores eléctricos externos o bien colocar la pila al aparato que se desee hacer funcionar y encenderlo. De ésta manera se genera la corriente eléctrica, la cual circula (por convenio) en sentido contrario al flujo de electrones.