¿Cómo funciona una Celda Galvánica?

Respuesta corta

Una celda galvánica es una cosa que tiene dos barras de metal conectadas por un cable. La electricidad proviene de una barra y se mueve a través del cable a la otra barra. En esta pregunta, la primera barra es zinc y la otra es cobre.

Respuesta larga

Estás sentado en una silla en tu salón con dos barras de metal en una mano y una bolsa de plástico llena un equipo especial. Una barra de metal está hecha de zinc (Zn) y la otra está hecha de cobre (Cu) [1]. Los pones sobre la mesa. Sacas dos cubos de tu baño y los colocas al lado de las dos barras de metal sobre la mesa. Agregas agua a ambos cubos. Luego saca dos botellas de soluciones acuosas especiales de la bolsa de plástico y la coloca sobre la mesa. La primera solución tiene iones de Cu2 + (cobre) y la segunda tiene iones de Zn2 + (Zinc) . Cada uno de los iones Cu2 + y Zn2 + eran átomos completos pero perdieron dos de sus electrones para convertirse en iones . Estos iones se están burlando en el agua de cada cubo.

A continuación, coloque la barra de metal de cobre en el cubo con los iones Cu2 + y la barra de metal de zinc en el cubo con iones de metal Zn2 +. El cubo que contiene la barra de zinc está a la izquierda y el cubo con la barra de cobre está a la derecha. Asegúrate de que cada barra esté de pie así que la mitad está debajo del agua y la otra mitad está en el aire. Entonces te levantas y miras lo que has hecho. Verá dos cubos llenos de agua que contiene iones metálicos y cada cubo con su propia barra de metal .

Ahora, saca un alambre de cobre largo y delgado de la bolsa de plástico. Usted toma este pedazo de alambre de cobre y conecta las dos barras de metal al desgastar los extremos del cable a su alrededor. El cable conecta la barra de zinc y cobre. A continuación, toma una tijera y corta el cable que conecta estas dos barras en el medio. Sacas una bombilla de la bolsa de plástico y conecta los dos extremos del cable a la luz. A medida que completa la conexión, la bombilla comienza a brillar. ¿Cómo pasó esto? ¿Qué hizo que se encendiera la luz cuando la conectaste al cable que conecta las dos barras de metal en los dos cubos de agua con ion metálico? Continua leyendo para encontrar la respuesta a la pregunta.

Los átomos son los componentes básicos de todo lo que te rodea como los ladrillos son los bloques de construcción de las casas [2]. Los átomos tienen una cosa esférica llamada núcleo con electrones girando a su alrededor. Piensa en la tierra como el núcleo y los electrones como la luna que orbita a su alrededor. En cosas como sillas y mesas, los electrones no se mueven libremente a través de estos materiales. Los electrones generalmente están pegados cerca del núcleo. Sin embargo, en metales como el cobre y el zinc, los electrones pueden moverse libremente a través del metal .

Cuando se conecta el cable a los dos metales, los electrones se mueven de la barra de zinc a la barra de cobre. Los electrones de la barra de zinc se mueven lentamente a través del alambre de cobre hacia la barra de cobre. Los electrones son como autos y el cable es como la carretera. Cuando pones una bombilla en el medio, la energía de los electrones va a la bombilla. La bombilla usa esta energía para emitir luz . Entonces, estos electrones continúan moviéndose hasta que alcanzan la barra de cobre. Cuando estos dos electrones llegan a la barra de cobre, un Cu2 + los recoge. El ion Cu2 + se convierte en un átomo de cobre cuando atrapan los dos electrones. Entonces, aquí hay una pregunta: ¿A dónde van los átomos que regalan sus electrones? Aquí hay otra pregunta: ¿de dónde vienen los átomos que captan estos electrones? Vamos a cavar un poco más profundo.

Retrocedes un paso y miras la barra de zinc que está en el cubo con agua. Billones y billones de átomos de zinc forman una sola barra de zinc. Están todos apilados juntos. Cuando conectaste el cable, notaste que un átomo de zinc inmediatamente decidió emitir dos electrones. Una vez que el átomo de zinc emitió los electrones se convirtió en un ion Zn2 ​​+. El ion Zn2 ​​+ luego saltó de la barra de zinc a la solución de Zn2 +. Los dos electrones luego viajan a través del cable, a través de la bombilla, a través de la otra mitad del cable y, finalmente, llegar a la barra de cobre. Cuando llegó a la barra de cobre, un ion Cu2 + del agua agarró los dos electrones. Esto significa que el ion Cu2 + se convirtió en un átomo de cobre. Este átomo de cobre se unió a la barra de cobre. Esto significa que la barra de cobre está obteniendo más átomos de la solución y la barra de zinc está perdiendo átomo en su solución. ¿Qué significa para la masa de las dos barras de metal? ¿Qué barra de metal se vuelve más pesada y qué barra de metal se vuelve más ligera? Piénsalo.

La barra de zinc en el primer cubo se vuelve más ligera y la barra de cobre en el segundo cubo se vuelve más pesada. Esto sucede porque los átomos de zinc de la barra de zinc caen en la solución de Zn2 + y los átomos de cobre se juntan en la barra de cobre. Los iones Cu2 + agarran los electrones a medida que bajan del cable y usan estos electrones para adherirse a la barra de cobre. Los átomos de zinc regalan sus electrones y saltan a la solución de Zn2 +.

Ahora, la pregunta habla sobre una celda galvánica [3]. Lo que hiciste fue un ejemplo de una celda galvánica. Las dos barras de metal son lo que los científicos llaman electrodos. El ánodo es la barra de metal que regala electrones. El ánodo es la barra de zinc en este caso. La barra de zinc se vuelve muy negativa porque gana electrones al someterse a un proceso de oxidación. La oxidación ocurre cuando los átomos pierden electrones. El átomo de zinc sufre oxidación cuando pierde los dos electrones para convertirse en ion Zn2 ​​+. El cátodo es la barra donde los iones ganan electrones. El cátodo es la barra de cobre. En la barra de cobre, el ion Cu2 + gana dos electrones. Esto se conoce como reducción. La reducción es cuando un ion gana electrones para convertirse en un átomo completo.

[1] El zinc y el cobre se extraen de la tierra mediante la extracción. A la gente de Sudáfrica le gusta extraer metales como el cromo, el manganeso, el oro y el platino. Hubo algo llamado la masacre de Marikana en 2012 en Sudáfrica. Los trabajadores involucrados en la huelga trabajaron en una compañía minera llamada Lonmin. Esta compañía saca el platino de la tierra y lo vende en todo el mundo. Sudáfrica produce la mayor cantidad de platino en el mundo y Chile en América del Sur mina la mayor cantidad de cobre.

[2] Los antiguos griegos pensaban que todo estaba hecho de cuatro cosas: tierra, agua, aire y fuego. Esto está mal. Ellos estaban equivocados.

[3] Estas cosas producen electricidad mediante el uso de energía química. La batería que tiene para su teléfono y automóvil es un ejemplo de celda galvánica. Sin celdas galvánicas, no tendrá Facebook ni autos.

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