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Química · Glosario

¿Qué es Pilas y baterías?

También llamado: pila primaria · acumulador · energia especifica

Definición 11.3 Química universitaria — segundo año · Capítulo 11 — Pilas, pilas de combustible y electrólisis

Una pila primaria es una pila electroquímica que se usa una sola vez, hasta que se agotan sus reactivos. Un acumulador es una pila que puede recargarse haciendo pasar a la fuerza una corriente en el sentido inverso, lo que invierte su reacción. La energía específica de una pila es la energía eléctrica que suministra por unidad de masa, normalmente en $\mathrm{W}\,\mathrm{h}/\mathrm{kg}$ .

El punto de funcionamiento de una pila (curvas modelo). A una corriente I el electrodo negativo se sitúa en su curva anódica y el electrodo positivo en su curva catódica; la diferencia de los dos potenciales, menos la caída óhmica rI, es la tensión suministrada. Disminuye a medida que I crece. — El punto de funcionamiento de una pila (curvas modelo). A una corriente $I$ el electrodo negativo se sitúa en su curva anódica y el electrodo positivo en su curva catódica; la diferencia de los dos potenciales, menos la caída óhmica $rI$ , es la tensión suministrada. Disminuye a medida que $I$ crece.

El acumulador de plomo, esquema. En la descarga el plomo se oxida y el dióxido de plomo se reduce, ambos a sulfato de plomo, y se consume el ácido: la densidad de la disolución indica el estado de carga.

Ejemplos

Ejemplo 11.6 (El acumulador de plomo)

En el electrodo negativo, $\ce{Pb + SO4^2- -> PbSO4 + 2e-}$ ; en el positivo, $\ce{PbO2 + 4H+ + SO4^2- + 2e- -> PbSO4 + 2H2O}$ . En total,

\ce{Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO4^2- -> 2PbSO4 + 2H2O},

$\Delta_r G^\circ = 2(-813.14) + 2(-237.13) - (-217.33) - 2(-744.53) = -394.1\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ , $E^\circ = 394\,100/(2 \times 96\,485) = 2.04\,\mathrm{V}$ . Ambos electrodos se recubren de sulfato de plomo a medida que la pila se descarga; la carga invierte la reacción. La reducción de $\ce{H+}$ sobre plomo y la oxidación del agua sobre el dióxido de plomo son lentas: por eso una pila de $2\,\mathrm{V}$ puede cargarse en agua, cuya ventana termodinámica solo tiene $1.23\,\mathrm{V}$ de anchura.

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