¿No es cierto que podemos recibir una descarga eléctrica que nos
puede matar?
¡Pues sí, tengo que reconocer que es cierto!
¿Entonces, qué sucede?
Lo que pasa es que el agua normal, la que usamos todos los días,
aunque se trate de agua muy limpia, no está "deionizada".
Vaya, ya nos encontramos otra vez la famosa palabrita a la que
no hay forma de sacarle la vuelta.
¿Y qué piensan si les dijera que un metal puede ser aislante?
¡Pues esto también se ha demostrado!
En una placa de cuarzo a muy baja temperatura colocada en una
cámara al vacío, se depositan átomos de algún metal por
vaporización, hasta formar sobre la placa una película metálica.
El metal así formado tiene sus átomos completos y por ser muy
baja la temperatura estos átomos metálicos tienen poco
movimiento.
Expliquemos esto con un poco más de detalle, ya que nos sirve
para hablar un poco más de la temperatura.
Si calentamos un metal en una cámara de vacío, los átomos de
dicho metal se encontrarán sometidos a un movimiento, que será
tanto más grande mientras mayor sea su temperatura.
De aquellos que están en su superficie, algunos saldrán
despedidos fuera del metal, se "evaporarán". Hay algunos
sólidos, como el alcanfor, que se evaporan a temperatura
ambiente sin pasar por el estado líquido.
Claro que los electrones libres de dicho metal así calentado,
serán los primeros que salgan despedidos por ser los más
ligeros.
Estos, los podremos recoger en una placa a la que le apliquemos
una tensión positiva con respecto a nuestro metal caliente. Ya
nos ocuparemos de la aplicación práctica de este fenómeno.
Los iones metálicos, positivos, puesto que han perdido su
electrón orbital, quedarán atrapados en dicho metal, que es
negativo.
Algunos átomos (eléctricamente neutros), también saldrán
despedidos y son éstos los que se depositarán en nuestra placa
de cuarzo, que puede estar muy fría, teniéndola por ejemplo en
contacto con nitrógeno líquido.
No hay en este metal, así depositado, electrones libres y los
electrones orbitales se hallan unidos a sus átomos que no los
sueltan por tener poca vibración.
Al aplicar un voltaje, (es decir una tensión eléctrica), tratará
de meter electrones libres al metal así formado, la corriente no
circula, no se desplazan electrones libres dentro de este metal
que no los tiene y entonces resulta que este metal es "un
aislador".
Claro que si calentamos nuestro "metal aislante", al vibrar
fuertemente los átomos, se desprenden electrones orbitales,
existen electrones libres y se convierte en conductor.
Aunque lo enfriemos nuevamente, ya no se consigue volverlo a
hacer aislante. Se ha roto la armonía y algunos átomos son
incapaces de volver a atrapar a los electrones de su última
órbita que han soltado y vagabundean como electrones libres.
Fue a Svante Arrhenius, un químico sueco a quien se le ocurrió
en 1887 establecer una teoría que le llamó teoría de la
ionización.
¡Vaya, ya salió la palabrita de marras!
Arrhenius inventó el ion, bueno, inventó la palabrita, porque
los iones siempre han existido.
Un ion es un átomo o molécula a la que le falta o le sobra uno o
más electrones, es decir, es una partícula que no es
eléctricamente neutra.
Si disolvemos en agua: un "ácido", una "sal", o una "base",
substancias que por tener determinadas propiedades, así les
llaman los químicos, estas substancias, se disocian.
Vamos a ver si les puedo explicar esto.
Tomemos una substancia tan común como la sal, sí, la sal de
cocina, la que usamos en nuestros alimentos.
Los químicos le llaman a esta sal "cloruro de sodio" y utilizan
unos símbolos, que no son otra cosa que la abreviatura de los
nombres de los átomos de que está formada dicha substancia.
El cloruro de sodio está formado por un átomo de sodio Na (del
alemán natrium) y un átomo de cloro Cl.
En la molécula de cloruro de sodio, el átomo de cloro y el átomo
de sodio comparten un electrón orbital común, así como en la de
agua el átomo de oxígeno comparte dos electrones con los dos
átomos de hidrógeno que la forman, ¿recuerdan?
Resulta que al disolver la sal en el agua, los átomos de sodio y
de cloro se disocian, es decir se separan. Pero no lo hacen como
átomos completos, sino que uno de los elementos lleva el
electrón que era común, al que por lo tanto le sobra un electrón
y está cargado negativamente y al otro le falta este electrón y
por lo tanto representa una carga positiva.
No son por lo tanto átomos, que son eléctricamente neutros, sino
que son átomos con carga eléctrica (negativa o positiva) y por
lo tanto se llaman iones.
Los iones de sodio y de cloro no son nocivos, como lo son las
moléculas de sodio (que es venenoso) o de cloro (que es
mortífero y se usa por lo tanto como desinfectante), porque
siempre tratan de neutralizar su carga eléctrica.
Al ion de cloro, le sobra un electrón y es por lo tanto
negativo. Al ion de sodio, le falta un electrón y es por lo
tanto positivo.
Supongamos que en nuestra solución de agua con sal introducimos
dos electrodos y aplicamos entre ellos un voltaje, es decir una
tensión eléctrica, o dicho en otras palabras, uno de los
electrodos tiene sobra de electrones y otro falta de ellos.
La carga eléctrica del electrodo negativo, es decir al que le
sobran electrones, atraerá a los iones positivos del sodio, los
cuales al ponerse en contacto con el electrodo, recibirán de
este su electrón faltante y se convierten en átomos de sodio. El
electrodo positivo, al que le faltan electrones, atraerá a los
iones negativos de cloro a los que les quitará el electrón que
les sobra y los convierte en átomos de cloro.
Al depositarse un electrón en el electrodo positivo y
desprenderse otro electrón del electrodo negativo, se ha
transferido una carga eléctrica de un electrodo a otro y por lo
tanto ha circulado una corriente.
Dependiendo de que los electrodos sean inertes, es decir que no
reaccionen con el cloro y el sodio desprendidos, continúa la
reacción electrolítica y continúa la circulación de la corriente
hasta que se agoten los iones en nuestra solución.
Cuando Volta introdujo en su solución de ácido sulfúrico
(H2SO4), en la que los iones de hidrógeno (H2)++, se disociaron
de los iones del radical (SO4)--, sus placas de cobre y zinc,
los iones de SO4, eléctricamente negativos reaccionan
químicamente con el zinc, formando sulfato de zinc y cediendo
sus electrones sobrantes al zinc, lo dejan eléctricamente
negativo. Los iones de hidrógeno toman sus electrones faltantes
de la placa de cobre, de sus electrones libres de la última
órbita y la dejan eléctricamente positiva. Los átomos de
hidrógeno formados reaccionan químicamente con el radical SO4
para formar nuevamente ácido sulfúrico en la solución, que se
disocia.
La reacción continúa hasta que se establece un equilibrio
eléctrico, que se obtiene cuando las cargas eléctricas de los
electrodos, son iguales a las tensiones iónicas.
En otras palabras, el equilibrio se establece cuando los iones
de hidrógeno ya no le pueden arrancar electrones a la placa de
cobre que ha adquirido una carga positiva (falta de electrones)
y el radical SO4 ya no le puede ceder más electrones a la placa
de zinc, que ya los tiene en exceso. Placa negativa.
Afuera de nuestro electrólito, la situación es muy diferente, la
placa de cobre es positiva (tiene falta de electrones) y la de
zinc es negativa (le sobran), hay por lo tanto entre ellas una
tensión eléctrica.
Si las unimos con un alambre conductor, los electrones sobrantes
del zinc se dirigen al cobre, donde faltan produciendo una
corriente eléctrica.
Entre paréntesis, el sentido convencional de esta corriente que
circula en el alambre es de la terminal positiva a la negativa,
aunque de hecho los electrones se muevan al revés. ¿Ya ven por
qué les decía yo que hubiera sido mejor llamar al electrón con
carga eléctrica positiva? ¡Pero en fin, así son las cosas!
Dentro del electrólito se rompe el equilibrio que había, ya los
iones de hidrógeno pueden tomar sus electrones faltantes y el
radical puede ceder al zinc los sobrantes y seguir disolviéndolo
(mientras haya zinc que disolver).
La tensión eléctrica, o voltaje producido, depende
exclusivamente de los metales empleados y es independiente del
tamaño de los electrodos o de la distancia a que se encuentren
en el electrólito.
En la pata de la rana, la solución electrolítica la constituían
los mismos líquidos de la pata y los electrodos de cobre del
gancho y de fierro de la malla, estaban conectados permitiendo
el paso de la corriente que circulaba por la misma pata
produciendo las contracciones de ésta.
Esta pata de rana constituyó el primer galvanómetro, que así se
llaman los aparatos que pueden detectar el paso de una corriente
eléctrica, en honor de Galvani.
Nuestras pilas actuales, no están hechas como la de Volta,
nuestras pilas secas ácidas, tienen electrólito de ácido y
electrodos de carbón y zinc, no entraremos en los detalles de
los fenómenos y reacciones químicas secundarias que se producen.
Resulta, por ejemplo, que en el electrodo positivo, se depositan
burbujas de hidrógeno, producidas por los iones de hidrógeno,
que forman una película aislante que hay que quitar, (a este
fenómeno le llaman polarización), para que el proceso continúe,
los químicos realizan esto utilizando una pasta de bióxido de
manganeso como despolarizador, que reacciona con el hidrógeno.
Hay también pilas alcalinas, con electrodos de fierro y una
amalgama de zinc, siendo el electrólito formado por una solución
básica como la sosa cáustica NaOH.
Pero también hay pilas "recargables".
¡Y que me dicen de los acumuladores de los automóviles? ¿No son
éstas también pilas recargables?
Creo que esto es motivo de más explicación. |