Cómo hacer una pila de patatas




Cargar el móvil o encender una luz con una pila hecha con un par de patatas o limones sería maravilloso pero, lamentablemente, la corriente eléctrica producida con este tipo de batería es demasiado pequeña. Sin embargo, sí que es posible divertirse haciendo funcionar un dispositivo de muy bajo consumo, como una calculadora. ¡Vamos a comprobarlo!

Materiales:

  • Una patata.
  • Un clavo grande (o un tornillo) que sea cincado, es decir, con un baño de cinc.
  • Cable eléctrico de cobre.
  • Tijeras o pelacables.
  • Cinta aislante.
  • Algún aparato eléctrico pequeño que tenga una pantalla LCD, como una calculadora, un reloj digital, un termómetro…
  • Destornillador válido para abrir la calculadora y llegar al lugar donde se aloja la pila.
  • Polímetro (opcional).



Procedimiento:

  • Corta dos trozos de cable de cobre de unos 20 cm cada uno.
  • Pela los extremos de los cables para dejar expuesto el cobre.
  • Incrusta la zona pelada de uno de los cables en la patata. Será el cátodo de la pila (electrodo positivo).

colocando el cable de cobre en la patata

  • Inserta el clavo cincado en la patata, cerca del cable anterior pero con cuidado de que no se toquen.
  • Enrolla el otro cable alrededor de la parte del clavo que sobresale de la patata. Este será el ánodo de la pila (electrodo negativo).

Colocando el clavo cincado

  • Desatornilla la cubierta de la calculadora y saca la pila.
  • Conecta el ánodo (el cable que sale del cable cincado) al terminal negativo de la calculadora y el cátodo (el cable de cobre) al terminal marcado como positivo. Usa cinta aislante o cinta adhesiva para mantener las conexiones en su sitio.

Conectando el ánodo y el cátodo a la calculadora

Conexiones sujetas con cinta aislante

  • Enciende la calculadora y comprueba su funcionamiento.
calculadora en funcionamiento

¡Se ha encendido!

  • Si tienes polímetro, mide el voltaje. ¡Nosotros conseguimos 1V !

midiendo el voltaje

Si no funciona, quizás lo consigas con dos pilas. Para ello no es necesario usar dos patatas, si hay sitio puedes colocar los electrodos en una sola patata. En este esquema puedes ver cómo hacerlo:

conexion en serie con una patata

conexion en serie con dos patatas

Si la patata es muy pequeña, quizás quieras usar dos.

Para seguir disfrutando con los circuitos eléctricos, aquí tienes más experimentos de electricidad:

Juego eléctrico de preguntas y respuestas.

Electricidad estática con globos.



¿Qué ha ocurrido?

Para elaborar esta explicación pedí ayuda a mi amiga y compañera Mercedes Arranz, que siempre aclara mis dudas con la química. ¡Muchas gracias Merce!

La corriente eléctrica que se produce en la pila de patatas proviene de las reacciones químicas que tienen lugar en el ánodo (electrodo negativo, el cinc) y el cátodo (electrodo negativo, el cobre). La parte de la química que estudia las transformaciones de energía química a energía eléctrica (o de eléctrica a química) se llama electroquímica. Veamos en detalle el proceso:

El cinc y el cobre. Son dos metales con electronegatividades diferentes. La electronegatividad es la tendencia que tiene un átomo a ganar electrones. El cobre es más electronegativo que el cinc, por eso cuando el cinc y el cobre se ponen en contacto se produce un flujo de electrones que va desde el cinc al cobre. El problema es que los electrones se van acumulando y, como las cargas del mismo signo se repelen, enseguida aparecen fuerzas de repulsión y el flujo se detiene. Aquí es donde entra en juego la patata porque es la responsable de que el flujo de electrones no se detenga.

La patata (limón u otra fruta ácida). Entre otras cosas, contiene agua y varios ácidos orgánicos, como el cítrico, el málico o el fosfórico. Todos estos ácidos tienen en su composición química grupos carboxilos (-COOH). Cuando los ácidos se encuentran en disolución acuosa, el grupo carboxilo se disocia en dos iones, uno negativo (el COO) y otro positivo (el H+). Gracias a los iones, la patata es una sustancia conductora de la electricidad, es decir, la patata es lo que se llama un electrolito.

iones en la patata

Conexión de los electrodos cinc y cobre. Si en la patata electrolito se inserta un clavo cincado y se conecta mediante un cable de cobre con el otro extremo también encajado en la patata, se va a producir una transferencia de electrones desde el cinc al cobre. Como consecuencia, cada átomo de cinc (Zn) pierde dos electrones y libera un ion positivo Zn2+.

Zn – 2e→ Zn2+

Los electrones perdidos viajan por el cable conductor hasta el otro extremo. Si no hubiera patata tanto los iones positivos liberados por el cinc como los electrones que llegan al cobre se acumularían en ambos electrodos. Aparecerían fuerzas de repulsión entre cargas y el flujo de electrones se interrumpiría.

Sin embargo, gracias a los iones positivos y negativos del electrolito patata, los electrones (negativos) que llegan al cobre se unen a los iones H+ (carga positiva). A su vez, los iones Zn2+ (carga positiva) van en busca de los iones COO (carga negativa). De este modo se mantiene el equilibrio de cargas y la corriente eléctrica no se interrumpe.

esquema de funcionamiento de la pila de patatas

Esta corriente se puede aprovechar para alimentar un aparato eléctrico colocado entre el ánodo (el clavo de cinc) y el cátodo (cobre). Con un electrodo de cada tipo se obtienen voltajes de 1V aproximadamente pero la intensidad de la corriente es pequeñisima, por eso solo podrá utilizarse para dispositivos de muy bajo consumo.

Desde luego, la pila de patatas no es la solución a los problemas energéticos mundiales pero es un experimento muy interesante.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.




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