Pilas Alkalinas: Descripción y Funcionamiento, Apuntes de Química Inorgánica

¡Descarga Pilas Alkalinas: Descripción y Funcionamiento y más Apuntes en PDF de Química Inorgánica solo en Docsity!

PILA ALKALINOAK

Kimika Ezorganiko I Aitor Gutiérrez Unzueta 2018-04-

Pila gailu elektrokimiko bat da,

zeinaren helburua erreakzio kimiko baten bidez energia kimikoa lortzea da.

• (^) Zink-manganeso dioxido sistemaz eraikitako pilak, munduan gehien erabili den sistema da. Pila mota nagusienak; Leclanché pila, zink-klorurozko pila eta pila alkalinoa.
• (^) 1866. urtean, Georges Leclanché, ingeniero frantziarrak, Leclanché, pila asmatu zuen, Anodoa zinkezko aleazio baten xafla, Elektrolitoa amonio klorurozko ur disoluzio saturatua (%20-a zink kloruroa). Katodoa manganeso dioxido ez purua , ikatzarekin nahastuta.
• (^) 1899. urtean zink klorurozko pila patentatu zen, Leclanché pilaren bertsio

modernoagoa Ezberdintasuna, zigilatzea plastikozkoa da.

Leclanché pila baino bizi iraupen luzeago du.

• (^) Zink-manganeso pilen dentsitate altuena, elektrolito alkalinoa duten piletan

Katodoa oso purua den manganeso grafito dioxidozkoa

anodoa zinkezko aleazio bat, (merkuriozko kantitatea %6-8 tartekoa)

elektrolitoa potasio hidroxidoa

Prozesu honen erreakzioaren erdierreakzioak

• Oxidazioa  Zn (s) + 2OH − (aq) → ZnO (s) + H 2 O (l) + 2e −
• Erredukzioa  2MnO 2 (s) + H 2 O (l) + 2e − →Mn 2 O 3 (s) + 2OH − (aq)
• (^) Erreakzio orokorra Zn(s) + 2 MnO 2 (s) + H 2 O(l )→ ZnO(s) +2MnO(OH)(s)

Pila alkalino baten eskema

Katodoko erreakzioak (Erredukzioa)

• (^) Deskarga ematen denean, maganeso dioxidoa katodoan erreduzitzen da, lehenengo etapa batetan manganeso (III) oxidohidroxidora, MnO(OH), hau da, manganesoaren oxidazio egoera +IV-tik +III-ra igaro da. MnO 2 + H 2 O +e-^ → MnO(OH) + OH-
• (^) Deskarga motela baldin bada, MnO(OH) bigarren erreakzio motel baten bitartez gehiago erreduzituko da. MnO(OH) + H 2 O + e-^ → Mn(OH) 2 +OH-
• (^) Erredukzio heterogeneoa da, benetazko erredukzioa soluzioan ematen da. Mn3+-a hidróxido ioietara OH-^ lotzen da [Mn(OH) 4 ]-^ disoluzioan konplexua emanik, hau da [Mn(OH) 4 ]2—ra erreduzituko da. Sortuko den produktu solidoa Mn(OH) 2 -a izango da.

Erredox erreakzioa

• Anodoa: Zn (s) + 2 OH–^ (aq) → Zn(OH) 2 (s) + 2 e–
• Katodoa: 2 MnO 2 (s) + 2 H 2 O (l) + 2 e–^ → 2 MnO(OH) (s) + 2 OH–(aq)
• Orokorra: Zn (s) + 2 MnO 2 (s) + 2 H 2 O (l) → Zn(OH) 2 (aq) + 2 MnO(OH) (s)
• Pila alkalinoan ematen den erreakzio orokorra: Zn + 2MnO 2 + H 2 O → ZnO + 2MnO(OH)
• (^) Deskargan ura kontsumitzen da, ondorioz, manganesozko pila alkalino baten funtzionamendua lehorra da.

Erreakzio sekundarioak

• (^) Zinka, soluzio alkalino oso indartsu batetan, termodinamikoki ezegonkorra da.
• (^) Zinkazko anodoan erreakzio sekundario bat ematen da, non ura erreduzitzen den bitartean ( hidrogeno, H 2 , gaseosoa emanez) beraz oxidatuko da. Zn + 2H 2 O + 2OH-^ → [Zn(OH) 4 ]2-^ + H 2

Ekoizpena

• (^) Zenbait pila bakun seriean interkonektatu daitezke, benetazko bateria bat sortuz, 4,5 V-takoa adibidez, hauek linternetan eta irratietan erabiltzen direnak dira.
• (^) Honelako pilak, xaflakorra den altzairuzko euskarri batetan daude. Hau korrontearen kolektore katodikoa izanik.
• (^) Katodoan dagoen nahaste konprimatua manganeso dioxidoaz eta karbonoaz osatuta dago, biak hauts moduan, konduktibitate handiago bat lortzeko.
• (^) Erdigunea, zelulosa sintetikoz eginiko polimero banatzaile batez estalita dago, honek katodoan eta anodoan dauden materialak nahastu ez daitezela baimenduko du. Ioiak pasaraztea ahalbidetuko du, eta egonkor mantendu beharko da oso alkalinoa den elektrolito disoluzioan. Zinkazko hautsaren dispertsio bat eta potasio hidroxido elektrolitoa duen gel batez osatuta dago, hauen betebeharra, zeldaren bizi amaieran honen gasifikazioa ekiditea da.