Las celdas galvánicas son dispositivos que convierten la energía química en energía eléctrica. Son pequeñas fuentes de energía.
¡Argh! ¡Argh! ¡Argh! «¡Este control remoto solo deja de funcionar cuando realmente queremos ver algo!» exclamó el abuelo de Arun mientras golpeaba el control remoto contra su mano.
«Deja de golpear eso, papá, y coloca estas pilas primero», dijo la mamá de Arun. Arun vio a su madre entregarle dos objetos a su abuelo, y cuando los colocaron en el control remoto, de repente funcionó. Arun estaba asombrado y quería saber qué eran esos objetos y por qué necesitaban ser reemplazados.
¿No es este un escenario común en muchos hogares? Como Arun, la mayoría de nosotros de niños nos hemos preguntado acerca de las pilas. Algunos de nosotros incluso podríamos haber intentado abrirlas, ¡solo para ver qué había dentro de esa cáscara dura y resistente!
¿Qué es una Pila?
Las pilas son simplemente una fuente de energía eléctrica. Conectamos nuestros dispositivos a enchufes para obtener electricidad y hacerlos funcionar. De manera similar, las pilas son pequeñas fuentes de electricidad. Una pila es un paquete de una o más celdas galvánicas que generan una corriente eléctrica utilizando productos químicos.
Entonces, ¿qué son exactamente las celdas galvánicas?
Para entender esto mejor, creemos un pequeño mundo para aprender sobre ellas y cómo producen electricidad.
Comprendiendo las Celdas Galvánicas a través de un Imperio Galvánico
Hace mucho, mucho tiempo, existía un imperio conocido como el Imperio Galvánico. Estaba compuesto por dos reinos: el reino LEO y el reino GER. La gente del reino LEO se llamaba Hormigas, y la gente del reino GER se llamaba Gatos.
Ambos reinos estaban separados y rodeados de agua y altos muros.
Sin embargo, estos reinos no podían operar de forma independiente. Tenían que trabajar juntos para mantener un imperio exitoso y pacífico. ¡La unidad era clave! Por lo tanto, los reinos estaban conectados por un puente para la comunicación y el transporte de materiales.
EL IMPERIO GALVÁNICO
Una característica notable de las Hormigas (gente de LEO) era su naturaleza sacrificial. Ellos renunciarían o sacrificarían sus «pertenencias» a los Gatos. Estas «pertenencias» serían transportadas a través del puente. Por otro lado, los Gatos (gente de GER) eran conocidos por adquirir. Aceptarían las «pertenencias» dadas por las Hormigas.
Cuanto más sacrificaba el reino LEO, más crecía el reino GER. ¡Triste, pero cierto!
Las Hormigas se encogían mientras los Gatos crecían.
Como se puede imaginar, en algún momento habría menos «pertenencias» para que las Hormigas dieran y para que los Gatos recibieran. Eventualmente, los imperios dejarían de funcionar.
¡Esta es la ascensión y caída de los Imperios Galvánicos!
¡Apliquemos eso a la Ciencia!
Ahora traduzcamos esto al mundo real con la ayuda del pequeño imperio que creamos.
Una celda galvánica consta de dos medias celdas, que se refieren como Reinos: la media celda de oxidación (reino LEO) y la media celda de reducción (reino GER).
Una celda galvánica (Crédito de la foto: Nandalal Sarkar/Shutterstock)
Cada semicelda está compuesta por un metal sumergido en un electrolito (agua). Estas dos semiceldas están conectadas por un cable (el puente). En uno de los metales, ocurre la liberación de electrones (sacrificio), mientras que el otro metal los recibe (obtiene). Estos electrones son transportados a través de nuestro cable de conexión.
El metal donde ocurre la oxidación (pérdida de electrones) se denomina ánodo (Hormigas) y el metal donde ocurre la reducción (ganancia de electrones) se denomina cátodo (Gatos). La oxidación y la reducción no pueden ocurrir de forma independiente.
El Zinc y el Cobre se utilizan comúnmente como dos electrodos sumergidos en soluciones de sulfato de Zinc y sulfato de cobre, respectivamente. El electrodo de Zinc pierde electrones y se carga positivamente (oxidación), mientras que el electrodo de cobre gana esos electrones y se carga negativamente.
El electrodo de Zinc se corroe, mientras que el electrodo de cobre crece. Como ya sabemos, el flujo de estos electrones se conoce como corriente eléctrica. Este es el funcionamiento básico de la celda galvánica.
¿Cómo lo recuerdo?
Puede ser un poco confuso de recordar, ahí es donde entran en juego nuestros acrónimos.
La pérdida de electrones se llama oxidación, mientras que la ganancia de electrones se llama reducción.
Si se conecta un dispositivo que requiere corriente, como una bombilla, al cable, esta brillará debido al movimiento de electrones. De esta manera, la celda galvánica funciona como fuente de energía eléctrica.
Conclusión
El descubrimiento de que dos metales, cuando están en contacto, pueden generar electricidad, fue hecho por Luigi Galvani. Cuando dos metales diferentes estaban en contacto y ambos eran tocados simultáneamente en diferentes partes de un músculo de la pata de una rana para completar el circuito, la pata de la rana se contraía.
Un año después de que Galvani publicara su trabajo (1790), Alessandro Volta demostró que la rana no era necesaria usando un detector basado en fuerza y papel empapado en salmuera (como electrolito). Por lo tanto, los términos celdas galvánicas y celdas voltaicas se usan a menudo indistintamente para referirse a la misma configuración.
Las celdas galvánicas tienen una amplia gama de aplicaciones y se utilizan en elementos cotidianos como relojes, despertadores, controles remotos, teléfonos, cámaras, laptops y muchos más. Ser livianas, portátiles y recargables son algunas de las principales ventajas de las celdas galvánicas, que han revolucionado la forma en que alimentamos nuestras vidas de innumerables maneras.