La celda de Leclanché es una batería inventada y patentada por el científico francés Georges Leclanché en 1866. [1] [2] [3] La batería contenía una solución conductora ( electrolito ) de cloruro de amonio , un cátodo (terminal positivo) de carbono , un despolarizador de dióxido de manganeso (oxidante), y un ánodo (terminal negativo) de zinc (reductor). [4] [5] La química de esta celda se adaptó posteriormente con éxito para fabricar una celda seca .
En 1866, Georges Leclanché inventó una batería que constaba de un ánodo de zinc y un cátodo de dióxido de manganeso envueltos en un material poroso, sumergidos en un frasco de solución de cloruro de amonio . El cátodo de dióxido de manganeso también tenía un poco de carbono mezclado, lo que mejoró la conductividad y la absorción. [6] Proporcionaba un voltaje de 1,4 voltios. [7] Esta célula logró un éxito muy rápido en telegrafía, señalización y campanas eléctricas.
La forma de celda seca se usó para alimentar los primeros teléfonos, generalmente desde una caja de madera adyacente fijada a la pared, antes de que los teléfonos pudieran obtener energía de la línea telefónica. La celda de Leclanché no podía proporcionar una corriente sostenida por mucho tiempo. En conversaciones largas, la batería se agotaba y la conversación era inaudible. [8] Esto se debe a que ciertas reacciones químicas en la celda aumentan la resistencia interna y, por lo tanto, reducen el voltaje. Estas reacciones se invierten cuando la batería se deja inactiva, por lo que solo es buena para un uso intermitente. [9]
La forma original de la celda utilizaba una vasija porosa. Esto le dio una resistencia interna relativamente alta y se hicieron varias modificaciones para reducirla. Estos incluían la "celda de bloque de aglomerado" y la "celda de saco". Leclanché primero, y Carl Gassner después, se esforzaron por transformar la celda húmeda original en una celda seca más portátil y eficiente .
El proceso químico que produce electricidad en una celda Leclanché comienza cuando los átomos de zinc en la superficie del ánodo se oxidan , es decir, ceden sus dos electrones de valencia para convertirse en iones Zn 2+ cargados positivamente . A medida que los iones Zn 2+ se alejan del ánodo, dejando sus electrones en su superficie, el ánodo se carga más negativamente que el cátodo. Cuando la celda está conectada a un circuito eléctrico externo , el exceso de electrones en el ánodo de zinc fluye a través del circuito hacia la varilla de carbono , y el movimiento de los electrones forma una corriente eléctrica .
A medida que la corriente viaja por el circuito, cuando los electrones entran en el cátodo (varilla de carbono), se combinan con dióxido de manganeso (MnO 2 ) y agua (H 2 O), que reaccionan entre sí para producir óxido de manganeso (Mn 2 O 3 ) e iones de hidróxido cargados negativamente . Esto va acompañado de una reacción secundaria ácido-base en la que los iones de hidróxido (OH – ) aceptan un protón (H + ) de los iones de amonio presentes en el electrolito de cloruro de amonio para producir moléculas de amoníaco y agua. [10]