Química. Tipos de pilas

Se llama pila o celda electroquímica a cualquier dispositivo que origine una corriente eléctrica por el paso de electrones de un reductor a un oxidante a través de un circuito externo. Son reacciones espontáneas, en ellas se produce energía eléctrica a partir de la energía liberada en una reacción química.

Estas pilas se llaman también galvánicas y podemos hacerlas introduciendo una barra de Zn en una disolución de CuSO₄ (Cu²⁺ + SO₄^2-) se producirá espontáneamente la siguiente reacción: Zn(s) + Cu²⁺(aq) → Zn²⁺(aq) + Cu(s). El Zn se oxida (pierde electrones) y el Cu²⁺ se reduce (los gana).


Si hacemos que las reacciones de oxidación y reducción se produzcan en recipientes separados (semiceldas), y las conectamos ente si para que los electrones perdidos en la oxidación del Zn circulen por el exterior y sean los que producen la reducción del Cu²⁺ a Cu, tendremos una pila, que genera corriente eléctrica.
Una pila de este tipo consta de dos electrodos (cada barra metálica sumergida en una disolución del mismo metal, en cada pila hay dos electrodos: el ánodo dónde se lleva a cabo la oxidación y el cátodo dónde se lleva a cabo la reducción), un conductor externo (es un metal que une las dos celdas y permite el paso de electrones del cátodo al ánodo. Puede llevar un voltímetro en medio que nos indique la fuerza electromotriz de la pila), un puente salino (tubo en forma de U invertida, con sus extremos tapados con lana de vidrio o algodón, y en cuyo interior hay una disolución salina como el KCl, NaCl…, sirve para dejar pasar de una vasija a otra los iones SO₄^2- del ejemplo anterior).

Algunos de los distintos tipos de pilas más interesantes son los siguientes:
- Pilas salinas: Este tipo de pilas poseen como electrolito una disolución salina, poseen múltiples ventajas como el hecho de ser económicas y poseer un bajo nivel de contaminación (aunque poseen mercurio, este se usa cada vez menos en su fabricación), aún así también tienen inconvenientes: su duración es media e incluso baja. Son las más utilizadas en electrodomésticos.

- Pilas alcalinas: El electrolito empleado es una disolución de hidróxido de potasio, entre sus ventajas podemos destacar su alta duración aunque su precio es tres veces superior al de las pilas salinas y su nivel de contaminación es medio, aunque la cantidad de mercurio contenido está regulado en un 0,025% según la normativa europea. También pueden ser utilizadas en electrodomésticos.

- Pilas de botón: Suelen ser de óxido de mercurio o plata, su duración es alta aunque también contaminan mucho (una pila puede contaminar hasta 600000 litros de agua ya que presentan hasta un 30% de mercurio en su composición). Son utilizadas en aplicaciones domésticas (relojes…) y médicas (marcapasos…)

- Pilas de litio: Las pilas con ánodo de litio generan voltajes de entorno 3,6V, esto permite una gran densidad energética. Su duración es larga aunque su nivel contaminante es medio. Suelen ser utilizadas en cámaras fotográficas, telefonía…

- Pilas de níquel-cadmio: Pueden dar corrientes muy altas y ser rápidamente cargadas cientos de veces, aunque es recomendable esperar a que se descarguen totalmente antes de volverlas a cargar para evitar el efecto de la memoria y que no se carguen totalmente. El nivel de contaminación es muy alto, el cadmio es muy cancerígeno por inhalación.