Una pila és un dispositiu que permet obtenir un corrent elèctric a partir d’una reacció química. Tota pila consta de dos elèctrodes (generalment dos metalls) i un electròlit (una substància que condueix el corrent elèctric).
En connectar dos trossos de metalls (amb diferent capacitat per acceptar o cedir electrons), que seran els elèctrodes, mitjançant dos fils conductors i introduir-los en una dissolució iònica (electròlit), estem construint un circuit tancat en què es genera un corrent d’electrons a través del fil conductor (corrent elèctric), i un moviment de ions (positius i negatius) a
l’interior de l’electròlit.
En la nostra pràctica utilitzarem com a elèctrodes els metalls coure, magnesi i zinc, encara que també es poden construir piles utilitzant altres metalls (per exemple alumini) i altres electròlits (per exemple aigua salada, vinagre, suc de taronja o suc de llimona).
Què volem demostrar?
Es poden construir diferents tipus de piles a partir de materials senzills i de fàcil accés.
Què utilitzem?
Material
- Maquineta metàl·lica que contingui magnesi
- Tires de zinc o claus zincats
- Tubs de coure o monedes
- Un llapis o la seva mina
- Díodes luminiscents (LED) o altres dispositius elèctrics: rellotges digitals…
- Cables conductors
- Vasos de precipitats
- Petites pinces metàl·liques de bateria o cocodril
- Suro, safates o trossos de porexpan
Reactius
- Diverses llimones
- Varies patates
- Vinagre
- Beguda de cola
Com ho fem?
PILA 1
1. Preparem dos elèctrodes: un format per una tira de coure (elèctrode de coure) o per la mina d’un llapis. L’altre format per una maquineta metàl·lica (elèctrode de magnesi).
2. Unim els dos elèctrodes amb les pinces metàl·liques de cocodril.
3. Posem en un vas de precipitats suficient quantitat de vinagre per poder introduir els elèctrodes preparats.
4. Connectem els dos extrems dels cables a un polímetre i mesurem el voltatge generat. Per tal de comprovar que el dispositiu que hem construït produeix corrent elèctric.
5. Per generar prou voltatge per encendre un díode luminescent o fer funcionar un rellotge digital o un altaveu, construïm tres o quatre piles com les anteriors i les connectem en sèrie.
Compte! Les connexions han d’estar ben fetes perquè les piles funcionin.
6. Clavem els pols del díode en una safata o un tros de porexpan.
7. Amb les pinces de cocodril connectem els extrems lliures dels cables als pols del díode o, si s’escau als cables del rellotge o altaveu.
PILA 2
1. Preparem dos elèctrodes. Un format per una tira o moneda de coure (elèctrode de coure). L’altre format per una tira o clau de zinc (elèctrode).
2. Unim a aquests elèctrodes per cadascun dels cables conductors mitjançant pinces metàl·liques de cocodril o de bateria.
3. Introduïm els elèctrodes anteriors en dos punts separats d’una llimona.
4. Per comprovar que el dispositiu construït el dispositiu construït produeix corrent elèctric, connectem els dos extrems dels cables a un polímer i mesurem el voltatge generat.
5. Utilitzant els mateixos elèctrodes podem construir una tercera pila canviant les llimones per trossos de patata.
Què observem i per què passa?
Un dels problemes que ens trobem és que a causa de l’alta resistència interna de la pila, la intensitat que obtenim és molt baixa i ens resulta difícil fer funcionar els aparells. Per això, si disposem d’un polímetre, podem saber el voltatge generat en cada cas. És molt important que hi hagi un bon contacte entre els conductors, elèctrodes, pinces …, ja que, en cas contrari, la pila no funcionaria.
Si en algun moment veiem que el polímetre detecta pas de corrent, però el díode no s’encén, haurem de provar d’afegir una altra pila més en sèrie o bé a canviar els electròlits, ja que, aquests també es tornen inservibles. El nombre de llimones, patates o gots amb vinagre necessaris dependrà del díode o dispositiu elèctric que vulguem fer funcionar i per tant de la potència d’aquest.
En el cas de l’elèctrode de magnesi, observem un ràpid i constant despreniment de bombolles al voltant de l’elèctrode. Aquestes bombolles són de gas hidrogen, ja que els àcids ataquen intensament al magnesi i produeixen l’oxidació del metall. A causa d’això, mentre no mantinguem la pila en funcionament, haurem de deixar la maquineta fora de l’electròlit (vinagre: dissolució d’àcid acètic) perquè no es deteriori ràpidament.