Depositamos en una cuba ácido sulfúrico (SO4H2) disuelto en agua (H2O), e
introducimos dos electrodos: un electrodo de plomo (Pb) del lado izquierdo y un
electrodo de dióxido de plomo del lado derecho (PbO2).
Al disolverse en agua, cada molécula de ácido sulfúrico se disocia en un
ión sulfato negativo (anión) y dos iones hidrógenos positivos (cationes). El
anión es negativo a expensas de dos electrones adicionales que le robó a cada
uno de los dos átomos de hidrógeno. Como cada átomo de H solo contaba con un
electrón, resulta positivo por la falta de un electrón.
El líquido contenido en la cuba, entre los electrodos de Pb y PbO2, se denomina electrolito.
Reacciones
químicas en el electrodo de Pb (Fig.1)
El símbolo de Pb con el cero pequeño en su parte superior indica que se
trata de un átomo de plomo en estado metálico neutro. Cuando usamos un numero
con un signo + o -, en lugar del cero, estamos indicando la falta o sobra de
electrones, representando el número la cantidad de cargas de los electrones
sobrantes o faltantes. Cuando los iones sulfato del electrolito se aproximan a
los átomos neutros de plomo los ionizan positivamente, haciendo que pierdan dos
electrones, que van a quedar dentro del electrodo. El ión sulfato (-2), atrae electrostáticamente
al ión Pb (+2) y forman una molécula de sulfato de plomo (SO4Pb), mediante un
enlace iónico entre ambos.
El resultado es que se forma una capa de sulfato de plomo sobre la
superficie del electrodo de plomo y que los electrones que se liberan en el
interior del plomo, hacen que este electrodo resulte negativo.
La reacción química mencionada se puede escribir de la siguiente manera:
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Fig.1 – Reacciones químicas del electrolito sobre los electrodos de plomo y
de dióxido de plomo
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Reacciones químicas en el electrodo
de PbO2 (Fig.1)
Los
iones cargados de sulfato (-2) e hidrógeno (+) se aproximan a la molécula de dióxido de plomo (netamente descargada),
ionizándola, dando dos iones O (-2), que se unirán con iones de H(+), dando dos moléculas de agua y un ión
Pb (+4), al que le sobra carga
positiva para unirse con el ión SO4 (-2), o sea que necesitará extraer dos electrones del electrodo para ser
compatible y resultar Pb(+2), pudiendo así unirse mediante un enlace electrostático (iónico). Al
ser extraídos estos dos electrones del electrodo, este queda con una carencia
de dos electrones, o sea dos huecos positivos. El borne resulta de esta manera
positivo.
Cuando
este mecanismo químico llega a su fin, tendremos una capa de sulfato de plomo
rodeando la cara del borne, muchas moléculas de agua que se han adicionado al
electrolito y el electrodo de la derecha fuertemente positivo electricamente.
La
reacción descripta, se puede escribir de la siguiente manera:
Conexión de un circuito
exterior (descarga)
Representaremos a la cuba y sus dos electrodos por medio del símbolo que se
utiliza habitualmente, según ilustra la Fig.2. Conectamos
La conexión de una carga eléctrica, como es la resistencia, permite a los
electrones que sobraban en el electrodo negativo de Pb fluir hacia el electrodo positivo a través del circuito exterior. Esto reduce la carga en los electrodos
y la diferencia de potencial eléctrico (voltaje) entre ellos. La batería se
descargará cuando finalice el flujo de electrones existente.
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Fig.2 – Representación circuital de la batería de Pb-ácido
con un circuito exterior conectado
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Carga de la
batería
Si ahora conectamos una fuente de energía eléctrica exterior en lugar de la
resistencia, haciendo coincidir su borne positivo con el positivo de la batería
y los negativos entre si, forzará a los electrones del electrodo positivo de la
batería a fluir hacia el electrodo negativo de la batería. Esto incrementará la
carga y el voltaje en los electrodos de la batería. Las reacciones químicas son
impulsadas a producirse en sentido inverso, convirtiendo la energía eléctrica
suministrada por la fuente externa en energía química almacenada en la batería.
El sulfato de plomo acumulado sobre los electrodos es removido y el electrolíto
recuperado en su concentración original.
Hola, buenas tardes! me parece muy interesante su exposición. Yo tengo una duda, ¿usted cree que sería posible usar otro tipo de electrolito en vez de acido sulfurico con agua destilada? Crees que sería posible usar por ejemplo Hidroxido de potasio diluido con agua destilada y diluirlo en las celdas de la batería? Reaccionaría con el plomo igual que el acido sulfurico? Nos serviría como electrolito en la proporción adecuada de mezcla?
ResponderEliminarSaludos y gracias por sus comentarios.
por lo menos parece factible la formación de hidróxido de plomo (II), pero otro de los posibles productos podría ser : la regeneración de del hidróxido de potasio; no se si la regeneración del hidróxido de potasio le diera continuidad a la reacción o si habiendo una condición de equilibrio frenara la reacción. Otro reactivo en el que se podría pensar al menos teóricamente sería el oxido de potasio, pero no se de esta reacción en fase acuosa y no la creo factible, suele requerirse alta temperatura y el oxígeno en fase gaseosa... Tocaría mirar termodinámicamente la factibilidad de la reacción. Si ya hiciste el ensayo, te agradecería me comentaras si la reacción se efectuó, pero en conclusión a vuelo de pájaro, creería que no es factible por los productos del lado del oxido de plomo (2) principalmente.
ResponderEliminarESTOY INTERESADO EN APRENDER A PREPARAR LAS PASTAS DE LAS PLACAS NEGATIVAS Y POSITIVAS PARA LAS BATERIAS DE ACIDO PLOMO HABRA ALGUIEN POR AQUI POR ESTE MEDIO QUE ME ENSEÑE LOS PROSESOS Y PORSIONES PARA HACER LAS MEZCLAS ESTOY DISPUESTO A PAGAR POR LA RECETA PARA APRENDER MAS INFORMES AL 6675851069
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