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BATERIA ELECTRICA DE LIMON El objetivo de este experimento es demostrar a los estudiantes cómo funcionan las baterias. Después de que la pila está ensamblada, se puede usar un voltímetro para comprobar el voltaje generado, que usualmente no supera 1 V y una corriente de aproximadamente 0,1 mA como máximo. El voltaje y corriente producido es insuficiente para encender un led estándar, para lo que se requeriría una batería hecha de varias pilas de limón. Se necesitan al menos dos pilas conectadas en serie para duplicar el voltaje y varias conectadas en paralelo para alcanzar corrientes del orden de 5 mA. De esta forma, se puede encender un diodo led de bajo voltaje (aproximadamente dos o tres voltios). ¿Porque el limón puede prender un led?
Las pilas eléctricas, se hacen con dos metales distintos, por ejemplo cobre y cinc, en un líquido llamado electrolito, que en la pila de Volta era ácido sulfúrico diluido, pero que bien puede ser un limón (ácido cítrico). Una alternativa común a los limones son las patatas o a veces manzanas. Cualquier fruta o vegetal que contenga ácido u otro electrolito puede ser usado, pero los limones se prefieren debido a su mayor acidez. ¿Dónde encontrar el ácido cítrico o electrolitos?
El Ácido Cítrico se encuentra en muchas frutas: piña, lima, limón, naranja y toronja. Para hacer la "batería de limones" se necesita: 1) Uno o más limones. 2) Trozos de cable eléctrico de cobre aislado para las conexiones. 3) Un pedazo de zinc. 4) Un pedazo de cobre. 5) Pinzas conectoras (tipo cocodrilo).
La electricidad generada por esta batería se puede usar de distintas maneras. Puedes elegir una o más de las siguientes opciones:
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- Para encender una pequeña bombita de luz (preferentemente un diodo LED). - Para hacer funcionar 1 calculadora elemental (y no muy cara). - Para accionar un multímetro (el aparato usado por los electricistas para medir electricidad). - Para generar campos magnéticos que hagan mover la aguja de una brújula. El pedazo de cobre puede ser una moneda, como esta moneda argentina de 50 centavos con 92 % de Cobre y 8 % de Alumnio
El pedazo de zinc puede ser un clavo galvanizado.
En talleres o ferreterías también es posible conseguir recortes metálicos de zinc y cobre. Se han construido "batería de limones" con tiras rectangulares de 1cm x 5cm y de 1 mm de espesor.
Construcción de la "batería de limones" Elegimos varios limones con buen aspecto, si son grandes y jugosos mejor. Se sugiere "amasar" suavemente los limones, como para que suelten el jugo sin que se rompan. Insertar el pedazo de zinc (el clavo galvanizado) y el pedazo de cobre (una moneda) en el limón. El pedazo de zinc y el pedazo de cobre no deben tocarse. Hasta aquí hemos construido lo que se conoce como una celda de la batería. Los pedazos de zinc y cobre serían los electrodos de nuestra batería, mientras que el jugo dentro del limón sería el electrolito. Todas las pilas y baterías tienen un terminal positivo "+" y otro negativo "-".
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La corriente eléctrica es un flujo de partículas atómicas llamadas electrones. Si se conectan los electrodos de nuestra batería con un cable metálico, los electrones saldrán por el cable desde el terminal "-" hacia el terminal "+" generando una corriente eléctrica. Y esta corriente eléctrica que pasa por el cable se puede usar para lo que uno desee, ya sea encender una bombita, hacer funcionar una calculadora, etc. En nuestro caso, el zinc es el terminal negativo y el cobre el positivo. Para ver que esta batería de limones está funcionando, usamos este aparatito llamado voltímetro (o multímetro, o téster). Conectamos un extremo de cable de cobre a cada terminal (para esto es conveniente usar las pinzas cocodrilo) y los otros extremos al multímetro. En el dibujo, el multímetro muestra que nuestra batería está generando un voltaje de 0.906 volts. Lo más importante es que el multímetro nos está diciendo que nuestra batería realmente funciona. Pero como seguramente ya habrás visto, muchos aparatos eléctricos necesitan más de una pila o batería para funcionar. Si conectáramos los terminales de nuestra "batería de limones" a una bombita, en vez de al multímetro, no conseguiríamos encenderla, debido a que un solo limón no genera la suficiente cantidad de corriente eléctrica. Para lograr una corriente eléctrica mayor, construimos más "baterías de limones" y las conectamos entre sí para lograr un mayor voltaje. La conexión entre "baterías de limones" se hace con cables metálicos desde el terminal "+" de una al terminal "-" de la otra, como se indica el dibujo. En esta figura vemos que la conexión en serie de las dos "baterías de limones" produce ahora un voltaje mayor, de 1.788 volts. Este valor no es todavía suficiente para encender una bombita. Observa que el cable rojo une el trozo de zinc de uno de los limones (terminal "-
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" ) al trozo de cobre del otro limón (terminal "+" ). Ahora usamos esta "baterías de limones" para encender una lamparita Para conseguir encender una bombita común, se necesitaría producir mayor corriente eléctrica, es decir que deberíamos conectar entre sí muchísimos limones. A continuación te mostramos cómo hacer destellar una pequeña bombita de luz, como la usada en las linternas. Para no conectar demasiados limones, emplearemos una bombita de muy bajo consumo, usada en las linternas más modernas. Estas "bombitas" son conocidas como diodos LED (siglas de Light-Emitting Diode, es decir, Diodo Emisor de Luz). Conectemos cuatro "baterías de limones" entre sí, tal como hicimos en la figura de abajo. Verás que ahora el multímetro mide un voltaje mayor. En el experimento mostrado en la figura 6 se observa que las cuatro "baterías de limones" producen un voltaje de 3.50 volts.
El valor obtenido puede variar en cada experimento. En el caso mostrado en la figura, la corriente eléctrica que se obtiene con los cuatro limones debería suficiente para producir un tenue destello de una lamparita. En la figura de abajo se muestra cómo conectar la lamparita a la combinación de cuatro "baterías de limones". Tenemos lo que se llama un circuito eléctrico. En esta figura los electrones salen del pedazo de zinc o terminal "-" de uno de los limones de los extremos, pasan por los cables, pasan por la lamparita y la hacen destellar, y vuelven a través de los cables al pedazo de cobre o terminal "+" del
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6 limón del extremo opuesto.
Las "lamparitas" de diodos LED tienen dos terminales. Para que sea fácil distinguir estos terminales, hay en la base del LED una parte chata (indicada por la flecha) que indica el terminal que debe ser conectado al cable que sale del pedazo de zinc o terminal "-" de nuestra "batería de cuatro limones". Para hacer una buena conexión entre la lamparita y nuestra batería, usamos las pinzas cocodrilo. ...Si todo anduvo bien, veremos un destello más o menos tenue de la lamparita
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Reacción reducción-oxidación (Redox.) Presente en fotosíntesis, respiración aeróbica, combustión, producción industrial. Opuesto = electrolisis -
Redox. : El movimiento de los electrones crea un corriente eléctrico.
-
Electrolisis: Corriente eléctrico crea movimiento de electrones.
1° Agente reductor: (Se oxida): Elemento químico (Zn) que cede electrones al medio ( El limón). Zn → Zn
2+
-
+ 2 e
2° Agente oxidante: (Se reduce): Elemento químico (Cu) que capta estos electrones presente en el medio (El limón) 2+
-
Cu + 2 e → Cu Resulta de esta oxidación-reducción un movimiento de electrones, en la misma dirección, del agente reductor al agente oxidante, creando un una corriente eléctrica sin modificación de intensidad, lo que define una corriente continua. 2+ (aq)
Zn(s) + Cu
2+
→ Zn (aq) +
Cu(s)
La corriente se acaba cuando el acidez del limón no es suficiente o cuando el Zinc (Zn) se transforma 2+
integralmente en iono de Zinc (Zn )
La Pila Limón
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-
1) El Zinc se oxida Zn → Zn + 2 e
2) Los electrones transitan por el cable hasta el cobre, pasando por el foco y lo encienden -
-
3) Los electrones reaccionan con el agua H2O + 2 e → 2OH + H2
Principio de funcionamiento Nuestra "batería de limones" transforma energía química en energía eléctrica. Esencialmente, los electrones son producidos por la reacción química entre el ácido contenido en el limón y el trozo de zinc.
Cuando se connecta un cable entre los electrodos, los electrones fluyen por el mismo, desde el terminal negativo al terminal positivo, gastando la batería (no hacerlo con baterías potentes, puede ser peligroso). Normalmente, no se conecta solamente un cable, sino una carga como una lamparita, un motor o el circuito eléctrico de algún aparato como la radio o el walkman. En el interior de una pila o batería comercial siempre hay una sustancia química (llamada electrolito) que produce los electrones y dos terminales metálicos (llamados electrodos), por donde los electrones entran o salen. En nuestro caso la sustancia química es el ácido del limón y los electrodos los trozos de zinc y cobre. Los electrodos siempre están marcados con los signos "+" y "-". En las pilas normales (como las pilas tipo AA, C o D) los electrodos son los extremos y en una batería de auto son dos trozos de plomo.
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Qué sucedió
La batería de limón se denomina batería voltaica, la cual cambia la energía química en energía eléctrica. La batería está hecha de dos diferentes metales (del clip de acero y del alambre de cobre). Estos se llaman electrodos, que son las partes de una batería donde la corriente eléctrica entra o sale de la batería. Los electrodos están colocados en un líquido conteniendo un electrolito, que es una solución que puede conducir la electricidad. En una solución de agua y un electrolito, como el ácido en un limón, se reúne una colección de electrones en el extremo de uno de los electrodos. Al mismo tiempo, los electrones son liberados por el otro electrodo. Tocando los dos electrodos con tu lengua cierras el circuito y permites que una pequeña corriente fluya. Un limón produce aproximadamente 7/10 de un voltio de electricidad. Si conectas dos limones juntos, puedes hacer trabajar un reloj digital (no fino) que utiliza cerca de 1.5 voltios. (Utiliza un alambre delgado, flexible, para conectar el alambre de acero de un limón con el de cobre del otro limón. Luego une otros alambres delgados de los alambres libres de los limones a las terminales positiva y negativa del reloj). El toque eléctrico y el sabor a metal en tu lengua se debe al movimiento de los electrones a través de la saliva en tu lengua. CONCLUSIÓN: Llegamos a la conclusión de que si es posible generar energía eléctrica con elementos que la naturaleza nos proporciona, además de ser una energía geológica, barata y limpia. Con el estudio y aplicaciones correspondientes podemos tomarlo como modelo de energía sana en nuestras vidas diarias y sobre todo en aplicaciones educativas y de investigación. Es una reacción de corrosión. El ácido de la fruta corroe el zinc. La reacción de corrosión es una reacción de oxidación lo que implica que el zinc sede electrones, estos viajan hacia el cobre, esto es porque el zinc tiene un potencial de oxidación más alto que el cobre. El zinc termina formando sales con los ácidos de la fruta. Por tratarse de un movimiento de electrones, es una reacción electroquímica.
