Pilas (II)

	Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi. Responsable disciplinar: Silvia Blaustein. Área disciplinar: Química. Temática: Aplicación de reacciones de óxido-reducción: pilas. Nivel: Secundario, ciclo básico. Secuencia didáctica elaborada por Educ.ar.

Propósitos generales

• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.
• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.

Introducción a las actividades

En el año 2000 se celebró el bicentenario del nacimiento de la pila eléctrica. Las pilas y baterías que usamos en nuestra vida cotidiana tuvieron su origen en las investigaciones del físico experimental Alessandro Volta en el año 1800. Un dato indicador de la importancia de este descubrimiento es que el emperador Napoleón Bonaparte asistió a las demostraciones que realizó el físico italiano frente a la Academia de Ciencias de París. Además, otros científicos contemporáneos a Volta, entre ellos Davy y Faraday, aplicaron los conocimientos sobre la electricidad para obtener elementos como el sodio y el potasio o descomponer el agua mediante el pasaje de corriente eléctrica (electrólisis).

Volta diseñó dispositivos originales que permitían obtener un flujo de corriente eléctrica a partir de una reacción de transferencia de electrones. Con el mismo principio de funcionamiento, hoy disponemos de una gran variedad de pilas y baterías comerciales para satisfacer nuestras necesidades.

Mucho más reciente en el tiempo, aproximadamente a partir de la década de 1970, es la toma de conciencia acerca del impacto ambiental de las actividades humanas. ¿Debemos preocuparnos por ello cuando usamos una pila? ¿Es una conducta ambientalmente responsable desechar las pilas agotadas junto con los residuos domiciliarios? ¿La producción o desecho no responsable de las pilas podría afectar la calidad de una fuente de agua potable? No es sencillo responder estas preguntas, pero nos ayudan a tomar conciencia.

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

    • busquen información acerca de la fabricación de pilas comerciales, sus características y aplicaciones más frecuentes;
    • releven información ambiental asociada con las pilas y las baterías.

Actividad 1

Hoy disponemos de diversos modelos de pilas y baterías que fueron evolucionando y adaptándose a nuestras necesidades. ¿Cómo se fabrican las pilas comerciales? Para responder esta pregunta, miren el video «Cómo se hacen las pilas».

a) Con la información del video y utilizando el programa ACD/ChemSketch, de sus equipos portátiles, realicen un esquema de las etapas del proceso de producción de las pilas. Confeccionen una tabla (empleando el programa Writer o Word) para registrar los materiales (materias primas) que se usan para la fabricación de la pila recargable mostrada en el video.

b) Empleando algún programa de dibujo de sus equipos portátiles (por ejemplo, Draw) hagan un esquema de la pila señalando qué parte del dispositivo actúa como ánodo y cuál como cátodo. Indiquen los componentes químicos de cada electrodo.

Actividad 2

¿Qué materiales se necesitan para armar una pila? De acuerdo con la información dada en la actividad 1, se necesitan materiales que permitan el flujo de corriente a través de ellos (electrodos), algún electrolito (solución que contenga iones capaces de transportar carga eléctrica) y cables conectores.

a) Armen una pila «seca» siguiendo las instrucciones que se dan a continuación:

Materiales

    • Una lata de aluminio (de alguna bebida).
    • Abrelatas.
    • Lija.
    • Guantes gruesos (similares a los guantes de jardinería).
    • Arena.
    • Vinagre blanco.
    • Barra de grafito de las que se usan para dibujar (no debe estar encerada. Si lo está, líjenla previamente).
    • Pinza cocodrilo.
    • Cable.
    • Voltímetro.

Procedimiento

1. Tomen la lata de aluminio y sáquenle la parte superior (tapa) con un abrelatas.

2. Lijen la superficie interna de la lata para remover el recubrimiento (con cuidado de no cortarse con el borde filoso). Empleen guantes gruesos para trabajar.

3. Coloquen una capa de aproximadamente 5 cm de arena en el interior de la lata.

4. Humedezcan la arena con vinagre blanco.

5. Introduzcan la barra de grafito en la arena.

6. Conecten un cable a la lata de aluminio y otro al grafito con la ayuda de una pinza cocodrilo.

7. Cierren el circuito conectando ambos cables a un voltímetro (tester) para medir el voltaje. Dependiendo de las cantidades se puede prender un LED; a veces es necesario conectar 2 o 3 de estas pilas en serie para lograrlo.

8. Empleando el programa Draw, realicen un esquema del dispositivo armado e identifiquen los electrodos (ánodo y cátodo) y el electrolito.

Actividad 3

a) Busquen información acerca de los distintos tipos de pilas y baterías disponibles comercialmente. Confeccionen una tabla para clasificarlas empleando el procesador de textos de sus equipos portátiles. En la tabla, indiquen voltaje, tipo de pila (alcalina, seca, ácida, recargable, etc.), componentes químicos, etcétera.

b) Busquen información en las etiquetas de las pilas comerciales e investiguen en Internet sobre aspectos ambientales relacionados con las pilas. Con el programa Draw de sus equipos portátiles, armen un afiche con el fin de generar conciencia acerca del uso responsable de las pilas y baterías.