Diferencia entre revisiones de «Pila de Daniell»
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| − | |descripcion = Primer generador electroquímico de corriente regulada | + | |descripcion = <div style="text-align:left;">Primer generador electroquímico de corriente continua regulada (1.1 V), basado en un diseño bifásico con electrodos de zinc y cobre. Desarrollado en 1836 por [[John Frederic Daniell]], resolvió el problema de polarización en las pilas voltaicas y se convirtió en el primer estándar para aplicaciones telegráficas y de laboratorio.</div> |
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| − | La '''pila de Daniell''' | + | La '''pila de Daniell''' marcó un punto de inflexión en la [[electroquímica]] del siglo XIX al ser la primera [[celda redox]] práctica de larga duración. Su diseño [[bifásico]] —que separaba físicamente las semirreacciones de [[oxidación]] (Zn/Zn²⁺) y [[Reacción de reducción|reducción]] (Cu²⁺/Cu)— permitió una corriente estable sin [[polarización]], superando las limitaciones de la [[pila voltaica]] de [[Alessandro Volta]]. Fue clave en el desarrollo del [[telégrafo eléctrico]] y sentó las bases para las futuras [[batería recargable|baterías recargables]].<ref>. (2025). Retrieved 23 May 2025, from [https://www.3bscientific.com.es/product-manual/1002898_ES.pdf]</ref><ref>PILA DE Daniell. (2025). Retrieved 23 May 2025, from [https://www.studocu.com/es-mx/document/colegio-de-educacion-profesional-tecnica-del-estado-de-mexico-plantel-coacalco-184/analisis-de-la-materia-prima/pila-de-daniell/96489195]</ref> |
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| − | En la década de 1830, cuando Europa demandaba sistemas confiables para sus redes telegráficas emergentes, Daniell | + | En la década de 1830, cuando Europa demandaba sistemas confiables para sus redes telegráficas emergentes, Daniell —profesor en el ''[[King's College London]]''— ideó su célula dual como respuesta a las limitaciones de las pilas tradicionales: |
| − | * Eliminación | + | * ''Eliminación de polarización'': Evitó la acumulación de [[hidrógeno]] que inactivaba las pilas voltaicas. |
| − | * | + | * ''Voltaje estable'': Generaba 1.08-1.12 voltios de forma constante. |
| − | * Autonomía operacional sin requerir | + | * ''Bajo mantenimiento'': Autonomía operacional sin requerir ajustes frecuentes. |
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| + | En paralelo a la pila de Daniell, científicos como [[William Robert Grove]] desarrollaron alternativas (ej. [[pila de Grove]], 1839), pero su uso de ácido nítrico las hacía menos prácticas para aplicaciones cotidianas. La simplicidad y seguridad del diseño de Daniell —con soluciones acuosas diluidas— lo consolidaron como estándar industrial.<ref>. (2025). Retrieved 23 May 2025, from [http://www.qfa.uam.es/labqui/practicas/practica19.pdf]</ref><ref>La pila Daniell. (2025). Retrieved 23 May 2025, from [https://www.elettronicaveneta.com/es/prodotto/cb-in-81-ev-la-pila-daniell/]</ref> | ||
== Arquitectura electroquímica == | == Arquitectura electroquímica == | ||
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| − | + | *''Cámara anódica'': Barras de [[zinc]] en [[sulfato de zinc|ZnSO₄]] (oxidación: Zn⁰ → Zn²⁺ + 2e⁻). | |
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| − | + | El voltaje teórico (1.1 V) se deriva de los potenciales estándar de reducción:<br> | |
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== Estudios contemporáneos == | == Estudios contemporáneos == | ||
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| − | + | * ''Prototipo histórico'': Análogo de las [[baterías de flujo redox]] (Pérez et al., 2021). | |
| − | + | * ''Herramienta educativa'': Demostraciones de corrosión electroquímica en laboratorios universitarios. | |
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== Fuentes == | == Fuentes == | ||
| − | * Daniell, J.F. ( | + | * Daniell, J. F. (1836). "On a new voltaic combination". ''Philosophical Transactions of the Royal Society'', vol. 126, pp. 107-124. ISSN: 0261-0523. (Consulta: 23 de mayo de 2025) |
| − | * | + | * Pérez, E.; López, M.; García, R. (2021). "Daniell's Cell as a Model for Redox Flow Batteries". ''Journal of Electrochemical Energy'', 18(3), 031003. doi:10.1016/j.jechem.2021.05.015. (Consulta: 23 de mayo de 2025) |
| − | * García-Belmar, A. (2019). ''Los orígenes de la electroquímica industrial''. Universidad de Alicante. | + | * García-Belmar, A. (2019). ''Los orígenes de la electroquímica industrial''. Alicante: Universidad de Alicante. ISBN 978-84-1302-112-5. (Consulta: 23 de mayo de 2025) |
| − | * Colección de Instrumentos Científicos Siglo XIX. | + | * Museo de Historia de la Ciencia de Oxford (2020). "Colección de Instrumentos Científicos Siglo XIX". Disponible en: [https://www.mhs.ox.ac.uk/] (Consultado: 19/04/2025). |
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La pila de Daniell marcó un punto de inflexión en la electroquímica del siglo XIX al ser la primera celda redox práctica de larga duración. Su diseño bifásico —que separaba físicamente las semirreacciones de oxidación (Zn/Zn²⁺) y reducción (Cu²⁺/Cu)— permitió una corriente estable sin polarización, superando las limitaciones de la pila voltaica de Alessandro Volta. Fue clave en el desarrollo del telégrafo eléctrico y sentó las bases para las futuras baterías recargables.[1][2]
Sumario
Contexto histórico técnico
En la década de 1830, cuando Europa demandaba sistemas confiables para sus redes telegráficas emergentes, Daniell —profesor en el King's College London— ideó su célula dual como respuesta a las limitaciones de las pilas tradicionales:
- Eliminación de polarización: Evitó la acumulación de hidrógeno que inactivaba las pilas voltaicas.
- Voltaje estable: Generaba 1.08-1.12 voltios de forma constante.
- Bajo mantenimiento: Autonomía operacional sin requerir ajustes frecuentes.
En paralelo a la pila de Daniell, científicos como William Robert Grove desarrollaron alternativas (ej. pila de Grove, 1839), pero su uso de ácido nítrico las hacía menos prácticas para aplicaciones cotidianas. La simplicidad y seguridad del diseño de Daniell —con soluciones acuosas diluidas— lo consolidaron como estándar industrial.[3][4]
Arquitectura electroquímica
El sistema empleaba un diseño compartimentado innovador:
- Cámara anódica: Barras de zinc en ZnSO₄ (oxidación: Zn⁰ → Zn²⁺ + 2e⁻).
- Cámara catódica: Láminas de cobre en CuSO₄ (reducción: Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu⁰).
- Separación: Puente salino o membrana porosa que permitía migración iónica selectiva.
El voltaje teórico (1.1 V) se deriva de los potenciales estándar de reducción:
E°(Zn²⁺/Zn) = -0.76 V vs E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V.
Legado multidisciplinar
- Telecomunicaciones: Alimentó la primera línea telegráfica comercial entre Londres y Birmingham (1838).
- Medicina: Permitió terapias de electroestimulación neuromuscular con corrientes precisas.
- Educación: Modelo didáctico para explicar conceptos como fuerza electromotriz y energía libre de Gibbs.
- Ciencia fundamental: Permitió a Faraday establecer sus leyes de electrólisis (1833-1834).
Estudios contemporáneos
En el siglo XXI, la pila de Daniell se ha revalorizado como:
- Prototipo histórico: Análogo de las baterías de flujo redox (Pérez et al., 2021).
- Herramienta educativa: Demostraciones de corrosión electroquímica en laboratorios universitarios.
- Patrimonio científico: Réplicas funcionales en museos como el Deutsches Museum de Múnich.
Referencias
Fuentes
- Daniell, J. F. (1836). "On a new voltaic combination". Philosophical Transactions of the Royal Society, vol. 126, pp. 107-124. ISSN: 0261-0523. (Consulta: 23 de mayo de 2025)
- Pérez, E.; López, M.; García, R. (2021). "Daniell's Cell as a Model for Redox Flow Batteries". Journal of Electrochemical Energy, 18(3), 031003. doi:10.1016/j.jechem.2021.05.015. (Consulta: 23 de mayo de 2025)
- García-Belmar, A. (2019). Los orígenes de la electroquímica industrial. Alicante: Universidad de Alicante. ISBN 978-84-1302-112-5. (Consulta: 23 de mayo de 2025)
- Museo de Historia de la Ciencia de Oxford (2020). "Colección de Instrumentos Científicos Siglo XIX". Disponible en: [5] (Consultado: 19/04/2025).
