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Pilas galvánicas

Si conectamos dos electrodos mediante una conexión eléctrica, un cable conductor, y una conexión iónica, un puente salino, tenemos un dispositivo capaz de producir corriente eléctrica a partir de una reacción redox.

Un dispositivo de este tipo recibe el nombre de pila eléctrica o galvánica y consta de los siguientes elementos:

Las conexiones iónica y eléctrica entre los dos electrodos consiguen que el proceso no alcance el equilibrio, sino que transcurra hasta el agotamiento de los reactivos.

En una pila los electrones fluyen desde la sustancia oxidada a la que se reduce a través del circuito externo constituido por el conductor sólido.

Los electrones circulan desde el electrodo negativo al electrodo positivo; es decir, desde el ánodo al cátodo, desde el electrodo en el que se produce la oxidación (cesión de electrones) hasta aquel en el que tiene lugar la reducción (ganancia de electrones). Este flujo de electrones a través del conductor externo lo podemos aprovechar para obtener luz, calor o, interponiendo un motor eléctrico, trabajo.

Pila galvánica con puente salino: Wikimedia
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La representación o notación de una pila debe respetar el siguiente convenio

Por ejemplo la pila formada por los electrodos Fe+3/Fe+2 y Cl2/2 Cl- que hemos usado como ejemplos de tipo de electrodos, tendría esta notación

- (Pt) Fe+2 (0,1 M) / Fe+3 (0,05 M) // Cl2 (1 atm)/ 2 Cl- (0,75 M) (Pt) +

Una pila Daniell con ánodo de cinc y cátodo de cobre en la que todas las concentraciones fuesen 1M se representaría de esta manera

- Zn / Zn+2 (1 M) // Cu+2 (1M) / Cu +

Una característica importante de una pila es la fuerza electromotriz, ε, que se define como la diferencia de potencial que existe entre los dos electrodos.

Se calcula como la diferencia entre el potencial del cátodo y el del ánodo

Fórmula

Es siempre positiva, circunstancia que podemos aprovechar para decidir cuál es el sentido espontáneo del proceso que tiene lugar en la pila.

Pila Daniell.Wikimedia

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Por ejemplo, el potencial del electrodo Zn+2/Zn es -0,763 Voltios y el del electrodo Cu+2/Cu es 0,346 V: la única forma de obtener una fuerza electromotriz positiva para la pila Daniell es si el cinc se oxida en el ánodo y los iones cobre (II) se reducen en el cátodo

Fórmula_020

Esta manera de calcular la fuerza electromotriz de una pila nos permite la asignación del valor del potencial a un electrodo si tomamos el de uno de ellos como referencia.