Pila voltaica con limones

Vídeo de la batería Lemon

La electricidad es una forma de energía que los alumnos encuentran a diario. Los alumnos construirán su propio circuito con materiales básicos, utilizando un limón o una patata como pila, para adquirir experiencia práctica en la generación de electricidad.

En este experimento, los alumnos construirán su propia pila con patatas o limones. Tanto los limones como las patatas contienen ácidos: el limón está compuesto principalmente por ácido cítrico (C6H8O7), mientras que la patata contiene un ácido fosfórico suave (H3PO4). Estos ácidos permiten que ambos materiales actúen como una pila, lo que se conoce comúnmente como batería voltaica. Los terminales positivo y negativo se obtienen fácilmente colocando dos metales diferentes en cualquiera de los dos materiales. Estos dos metales se denominan electrodos. En este experimento hay dos tipos de electrodos, el cátodo, que gana electrones, y el ánodo, que libera electrones. Los dos metales más utilizados son el zinc y el cobre, ya que el zinc es una buena fuente de electrones (actúa como un ánodo) y al cobre le gusta recoger el mayor número de electrones posible (actúa como un cátodo). Al conectar un cable entre los dos electrodos, los electrones del material ácido fluyen libremente desde el zinc hacia los electrodos de cobre y crean una corriente y una diferencia de voltaje. Sorprendentemente, una patata puede producir aproximadamente un voltio mientras que un limón puede producir aproximadamente 0,7 voltios. Para encender un LED, los estudiantes tendrán que conectar unas 3-4 patatas o limones en serie (uno tras otro).

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Batería de torio

Diagrama que muestra tres celdas de limón conectadas entre sí para que den energía al diodo emisor de luz (LED) rojo de la parte superior. Cada limón tiene un electrodo de zinc y un electrodo de cobre insertados en él; el zinc es de color gris en el diagrama. Las finas líneas dibujadas entre los electrodos y el LED representan los cables.

Una pila de limón es una pila sencilla que suele fabricarse con fines educativos. Normalmente, un trozo de metal de zinc (como un clavo galvanizado) y un trozo de cobre (como una moneda de un céntimo) se introducen en un limón y se conectan mediante cables. La energía generada por la reacción de los metales se utiliza para alimentar un pequeño dispositivo, como un diodo emisor de luz (LED).

La pila de limón es similar a la primera pila eléctrica inventada en 1800 por Alessandro Volta, que utilizaba salmuera (agua salada) en lugar de zumo de limón[1] La pila de limón ilustra el tipo de reacción química (oxidación-reducción) que se produce en las pilas[2][3][4] El zinc y el cobre se denominan electrodos, y el zumo del interior del limón se llama electrolito. Hay muchas variaciones de la pila de limón que utilizan diferentes frutas (o líquidos) como electrolitos y metales distintos del zinc y el cobre como electrodos.

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Batería de sales fundidas

Cuando se conecta un voltímetro a una pila de limón de una sola célula, el medidor dice que la pila de limón crea un voltaje de 0,906 voltios. El clavo de zinc y el céntimo de cobre son los electrodos que se utilizan en una pila de limón. Muchos materiales llamados conductores permiten que los electrones fluyan a través de ellos. La mayoría de los metales son buenos conductores del calor. A veces, también se utilizan láminas de aluminio en una pila de limón en lugar del clavo de zinc y el de cobre. Los electrones fluyen desde el electrodo de una pila, a través de un conductor. Y como sabemos, esto crea un voltaje de 0,906 voltios. Por desgracia, la pila de limón no producirá suficiente corriente para encender una bombilla.

Batería de patatas

La suciedad o la grasa en los electrodos puede interferir con la conductividad de los metales. Si la superficie del metal se ha oxidado, la superficie oxidada también interferirá con la conductividad del metal.

El ácido cítrico del zumo de limón es lo que hace que el limón tenga un sabor agrio, y los ácidos contienen iones que conducen la electricidad. Los iones de los ácidos (H+ o protones) forman parte de la reacción química que ayuda a producir electricidad.

Si los electrodos se tocan entre sí, se producirá un “cortocircuito” en la pila y ésta no funcionará. Así que en lugar de que los electrones fluyan por los cables y el circuito previstos, fluirán directamente entre los electrodos del limón (camino de menor resistencia).

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Experimenta. Si introduces tres clavos y tres monedas de cobre en el mismo limón, deberías obtener aproximadamente el triple de corriente eléctrica: siempre que haya suficiente espacio en el limón y suficiente zumo de limón, la energía está en el zinc. No en el limón.

Las pilas electroquímicas, también llamadas baterías, requieren tres cosas: dos electrodos y un electrolito. Uno de los electrodos tiene que tener un mayor deseo de electrones que el otro -en química decimos que tiene una mayor electronegatividad-. El electrodo que desea más electrones se llama cátodo, y el que cede electrones es electropositivo y se llama ánodo.

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