¡Solo apílalo y nace la electricidad! La pila voltaica estilo hamburguesa y el drama de la oxidación-reducción
Hola, soy Ken Kuwako, entrenador científico. Para mí, cada día es un experimento.
Bastan unas pocas gotas de líquido para que una hélice, hasta entonces inmóvil, comience a girar con fuerza. Parece un truco de magia, pero es la esencia misma de la batería, un invento que cambió el rumbo de la humanidad a finales del siglo XVIII gracias al físico italiano Alessandro Volta. Hoy, a través de un experimento realizado en el grupo de investigación SEPUP, les presento el fascinante drama de energía que surge entre los metales y los líquidos.
¡Recreando la primera batería del mundo! La pila de Volta estilo hamburguesa
En este experimento no utilizaremos dispositivos complejos. Los protagonistas son una placa de cobre, una placa de zinc y papel de filtro para absorber el líquido. Con estos materiales tan sencillos, es increíblemente fácil generar electricidad. En esta ocasión, utilizamos un kit de experimentos de la marca Narika.
Primero, preparamos las placas metálicas cortadas con precisión.
El método es muy original. Superponemos la placa de cobre, el papel de filtro y la placa de zinc en ese orden, creando una especie de hamburguesa metálica. Luego, con una pipeta, vertemos unas gotas de ácido clorhídrico diluido al 10 por ciento y…https://youtu.be/Og9WMH9wJss¡Como pueden ver, la hélice conectada al motor empieza a girar alegremente!
El talón de Aquiles de la pila de Volta: la polarización
Aunque la hélice gira, esta pila de Volta tiene una gran debilidad. Al poco tiempo, la rotación pierde fuerza gradualmente. Al medir el voltaje en ese momento, marca unos 0.8V. La razón se hace evidente al observar de cerca la superficie del cobre: se forman burbujas de hidrógeno que terminan envolviendo la placa. Este fenómeno se llama polarización. El hidrógeno acumulado bloquea el flujo eléctrico, agotando rápidamente la vida útil de la batería. Las pilas modernas, como la pila de Daniell, incluyen mejoras para evitar esto, pero en la pila de Volta original, es una limitación inevitable.
¿Quemar el cobre a propósito? Un truco sorprendente para ganar potencia
Aquí es donde la ciencia se pone divertida. Existe un pequeño truco para revivir drásticamente esa hélice que está a punto de detenerse. Consiste en calentar la placa de cobre con un soplete hasta crear una capa de óxido en su superficie.
Al repetir el experimento con esta placa que parece estar carbonizada, ¡la hélice gira con mucha más energía que antes! El voltaje llega incluso hasta los 1.1V.¿Por qué una placa que parece sucia funciona mejor? En realidad, el óxido de cobre en la superficie ayuda a recibir los electrones de manera más eficiente.
\[\text{（Electrodo positivo）：} \text{Cu}\_2\text{O} + 2\text{H}^+ + 2\text{e}^- \rightarrow 2\text{Cu} + \text{H}\_2\text{O}\]
Esta reacción frena la formación de burbujas de hidrógeno, dándole un impulso al voltaje. Lo más curioso es que, cuando el voltaje vuelve a bajar tras un rato, al sacar la placa vemos que el color negro ha desaparecido, dejando el cobre brillante de nuevo. Ver este cambio visual es uno de los mayores encantos de este experimento.
Aprendiendo de la historia: fallos e ingenio
La pila de Volta no es, ni de lejos, tan eficiente como las baterías actuales. Sin embargo, es una herramienta educativa maravillosa que nos permite experimentar por nosotros mismos el gran descubrimiento de que combinar distintos metales puede generar electricidad. Al profundizar, descubrimos que el cobre no es solo un electrodo, sino que también actúa como catalizador. Aunque la pila de Volta sea caprichosa y compleja, es precisamente eso lo que nos invita a pensar: ¿Cómo podemos hacer que funcione por más tiempo? Los invito a presenciar con sus propios ojos este primer paso en la historia de la electricidad.https://phys-edu.net/wp/?p=49892
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