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• Ryan Ipial

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTO DE ENERGÍA Y MECÁNICA

INFORME DE PRÁCTICA CARRERA

NIVEL/PARALELO

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

Mecatrónica

1º B

QUIMICA

PRÁCTICA N°

DURACIÓN (HORAS)

LABORATORIO DE:

Mecatrónica

TEMA:

Elaboración de una pila casera.

2

3

AUTOR: 1



Brayan Ipial

TITULO

Elaboración de una pila casera a base de monedas de cobre. 2

OBJETIVOS

2.1.-Objetivo General 

Elaborar un modelo de pila, mediante el uso de materiales comunes o caseros para la demostración de leyes electroquímicas.

2.2.-Objetivos específicos   3

Analizar la reacción que se produce a partir de las monedas de cobre y el vinagre. Demostrar los conceptos de la electroquímica mediante el funcionamiento de la pila casera.

MATERIALES

Pinzas

Esta herramienta sirve para cortar el cable de cobre en diferentes medidas.

Este dispositivo es un emisor de luz, utilizado para comprobar el voltaje de la pila.

Led

Cable de cobre

Voltímetro

Es un conductor de electricidad, el cual se utiliza como unión entre la pila y el led

Es un dispositivo con la capacidad de medir el voltaje de diferentes componentes

Es una hoja fina de aluminio, la cual es utilizada como capa entre el papel y las monedas de cobre

Papel aluminio

Estas pequeñas piezas de cobre hacen una reacción de óxido-reducción en contacto con el vinagre Monedas de cobre generando electricidad.

El cartón se utiliza como almacenador de vinagre para la reacción.

Cartón

SUSTANCIAS

Ácido acético (Vinagre)

Sustancia que ayuda en el proceso para que exista una reacción oxido reducción entre el cobre.

Cloruro (sal)

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de

La sal de mesa ayuda a que el vinagre tenga más sodio capacidad de captar los electrones del cobre

MARCO TEORICO

Celdas Galvánicas Las Celdas galvánicas, son dispositivos en el que la transferencia de electrones, se produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre los reactivos de forma que la semireacción de oxidación pasa a la semireacción de reducción; de esta manera se produce el flujo de electrones y por ende corriente eléctrica. En la figura 1, se muestran los componentes fundamentales de una celda galvánica o voltaica:

Grafico 2.Funcionamiento celda galvánica. Autor :Jorge Garcia,2007

¿Cómo funciona una celda galvánica? “En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico, conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación, hacia los conductores metálicos.” (Garcia, 2007) Estos conductores eléctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico; los electrones entran así a la semicelda catódica produciéndose en ella la reducción.

Pila Galvánica Una pila galvánica es un dispositivo que convierte la energía libre de un proceso redox espontáneo energía química en energía eléctrica. El voltaje o fuerza electromotriz (fem) suministrado por una pila galvánica, que se designa por Epila, mide la diferencia de potencial entre sus dos electrodos. 𝒇𝒆𝒎 = 𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝒍 𝒄á𝒕𝒐𝒅𝒐 – 𝒑𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂𝒍 á𝒏𝒐𝒅𝒐 𝑬𝒑𝒊𝒍𝒂 = 𝑬𝒄á𝒕𝒐𝒅𝒐 – 𝑬á𝒏𝒐𝒅𝒐 Alessandro Volta “El científico inventó la denominada Pila de Volta, precursora de la batería eléctrica. Su trabajo resultó crucial para la historia de la ciencia, ya que, por primera vez, logró que se produjera un flujo estable de electricidad. La pila estaba hecha con discos de plata y discos de zinc, colocados de forma alterna y separada por discos de cartón embebidos en salmuera”. (Garcia, 2007) La primera pila voltaica estaba constituida de varios discos de cobre y zinc –en realidad pueden ser dos metales cualesquiera siempre que sean diferentes– separados por trozos de cartón impregnados en salmuera o sulfato. Los discos estaban conectados entre sí mediante un alambre.

Grafico 2.Pila construida por Alessandro Volta. Autor :Marc Holms,1977

Debido a tal descubrimiento y su incalculable trascendencia en la sociedad, la unidad en el sistema internacional destinada a la cuantificación de las diferencias de potenciales eléctricos se denomina “Voltio”, en honor a Alessandro Volta. A día de hoy, la pila voltaica es la base de una gran cantidad de aparatos electrónicos. Todos aquellos que cuentan con una batería en su interior, se basan en el modelo y los experimentos realizados por Alessandro Volta durante los siglos XVIII y XIX. Estos son solo algunos ejemplos: 

Smartphones. Todos cuentan con una batería. Y esa batería es esencial para su autonomía y libertad. Estas se basan en el modelo de Volta.



Ordenadores portátiles. Similar. Todos cuentan con baterías que nos permiten trabajar o divertirnos allá donde estemos sin tener que recurrir a una toma fija de corriente eléctrica.



Mandos a distancia. Las pilas de estos dispositivos son un claro ejemplo. De hecho se asemejan enormemente al modelo inicial de Alessandro Volta.



Las baterías de los coches. Cuenten con un motor eléctrico o no, todos cuentan con una batería en su interior que permite el funcionamiento de los diversos sistemas electrónicos de un coche.

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PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

1.-Primero cortamos el papel aluminio, en pedazos similares a las monedas de cobre de 1ctv.

Grafico 3.Lamina de aluminio. Autor: Brayan Ipial, 2017.

2.-Luego cortamos círculos de cartón, semejantes a los trozos de papel aluminio cortados anteriormente.

Grafico 4.Vinagtre con cartón. Autor: Brayan Ipial, 2017.

3.-Una vez cortados los trozos de cartón, vertimos el vinagre en un frasco con sal junto con los trozos de cartón, y los dejamos reposar durante una hora hasta que queden bien empapados.

Grafico 5.Vinagre con cartón. Autor: Brayan Ipial, 2017.

4.-Con todos los ingredientes listos procedemos a armar la pila, apilando una moneda de cobre, luego un trozo de cartón y por ultimo una lámina de aluminio.

Grafico 6.Elaboracion de una celda. Autor: Brayan Ipial, 2017.

5.-Vamos apilando celdas según sea nuestra necesidad de voltaje, ya que cada lámina de cobre produce 0.5V, y al apilar más láminas de cobre se va aumentando el voltaje, debido a que es un circuito en serie y comprobamos con el voltímetro.

Grafico 7.Voltaje de una celda Autor: Brayan Ipial, 2017.

6.-Despues que tenemos nuestro circuito, conectamos dos pedazos de cable de cobre para unir en el ánodo y el cátodo, para así obtener electricidad.

Grafico 8.Enlace de una pila con el led. Autor: Brayan Ipial, 2017.

7.-Conectamos con el Led y así comprobamos si funciona nuestro sistema.

Grafico 9.Led en contacto con electricidad Autor: Brayan Ipial, 2017.

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RESULTADOS

El apilamiento entre una moneda de cobre, una lámina de cartón empapado de vinagre y una lámina de aluminio genera 0.5V aproximadamente, sin embargo como es una cantidad muy baja, se utiliza más celdas para que así se obtenga un voltaje más alto en la pila, dando como resultado un voltaje final de 4.20V

Grafico 10.Medicion de voltaje. Autor: Brayan Ipial, 2017.

Este proceso se lleva a cabo de esta forma :  Moneda=Cede electrones=Se oxida=Reductor  Vinagre=Gana electrones=Se reduce=Oxidante El cobre se oxida pasando sus electrones mediante el conductor salino de ácido acético llevándolos al agente reductor que es el aluminio y generando un sistema continuo de movimiento de electrones

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DISCUSIÓN

Con la pila desarrollada se puede concluir que la reacción que se produce para generar electricidad es una reacción redox, debido a que las láminas de cobre que viene hacer el electrodo anódico, los electrones son liberados en la reacción de oxidación y se dirigen hacia la lámina de aluminio que viene siendo el electrodo catódico, a través del ácido acético que conduce los electrones liberados por el cobre y los lleva a la lámina de aluminio, este proceso fue repetitivo para todas las celdas, generando así un flujo de electrones constante y por lo tanto produciendo corriente eléctrica.

Grafico 11.Proceso oxido reducción. Autor: Charlie Serrano, 2011.

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COCLUSIONES 

Se puede obtener electricidad mediante la oxidación del cobre y la reducción del aluminio, en donde el cobre al oxidarse pierde electrones los cuales son conducidos por el ácido acético hasta el agente reductor que es el aluminio y de esta manera formando una campo constante de flujo de electrones.



Se puede obtener electricidad mediante monedas de cobre de 1ctv, el cual genera un voltaje muy bajo (0.5V), pero debido a que es un sistema en serie se puede seguir añadiendo más celda y por ende su voltaje seguirá aumentándose.



Debido al gran acogimiento que tuvo este tipo de pila, hoy en día es uno de los sistemas de pila más usados en los dispositivos electrónicos, los cuales ha revolucionado las diferentes áreas de aplicación.

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RECOMENDACIONES 

Se recomienda elaborar un recipiente para las monedas de cobre, debido a que si se las manipula con las manos el cobre pierde electrones muy fácilmente al hacer contacto con la piel.



Se recomienda utilizar el cartón bien empapado de ácido acético, debido a que genera que los electrones logren tener una mayor conductividad, y así obtener un voltaje constante.



Se recomienda utilizar las monedas de cobre con menos oxidación debido, a que las monedas más viejas van a generar un voltaje muy bajo en la pila

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BIBLIOGRAFIA 

G. William Daub, W. S. (1996). Química. Mexico: Editorial Tim Bozik.

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Gillespie, R. J. (1990). Química, Volumen 2. Barcelona: Editorial Reverte S.A.

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Chang, R. (1999). Química. México: McGraw-Hill.

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Garcia, J. (2007). Quimica General e Inorganica. España: Noncomercial.