Hace poco hice un examen de Gen. Chem. 2 que contenía esta pregunta. Contesté falso, pero mi profesor dijo que la respuesta es verdadera. Mi razonamiento fue que todos los electrones que salen del ánodo terminan en el cátodo, por lo que el número de electrones debería conservarse. Esto era coherente con la forma en que estudiábamos las reacciones redox y las células eléctricas: las reacciones siempre se descomponían en semirreacciones en las que los electrones intercambiados aparecían en lados opuestos de las ecuaciones de semirreacción y se cancelaban. Nunca discutimos si los electrones se pierden en los circuitos eléctricos: la conservación estricta de los electrones siempre estaba implícita.
Le pedí su opinión a un profesor de física que da clases de electromagnetismo, y me respondió lo siguiente:
El número de electrones se conserva si no hay pérdidas o fugas. Probablemente lo que se quería decir es si se trata de electrones libres o no. Está claro que en una pila usada hay menos electrones libres, ya que no hay más energía para extraerlos de cualquier compuesto que se utilice en la pila."
Envié esto (así como una lista de otras fuentes que no citaré aquí) a mi profesor de química y recibí la siguiente respuesta:
La pregunta dice electrones. Punto. No hay electrones "libres" en una pila (puede haber electrones deslocalizados, pero esa no es la cuestión). Las pilas están hechas de átomos. Los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. A medida que se utiliza una pila, a través del flujo de electrones, se pierden electrones en el entorno (para su información, existe una pérdida de energía/electrones, aunque pequeña para "hacer funcionar" el voltímetro e incluso en el flujo de electrones a través de un cable conductor). Esos electrones ya no están en la pila. Por lo tanto, la pila tiene el mismo número de protones y neutrones, pero menos electrones. Esto también significa que existen más cationes metálicos no reactivos en una pila usada.
Aprecio toda tu investigación para hacer un punto, pero espero que ahora veas que la respuesta es cierta. Incluso tu profesor de física está de acuerdo porque hay pérdidas/fugas. Por lo tanto, menos electrones en la batería.
Historia: Tengo una amiga de la familia que es catedrática de ingeniería eléctrica en Caltech. Está claramente en la vanguardia de este campo. En una de nuestras conversaciones, compartió su disgusto por la información en línea. Me dijo que sus estudiantes de posgrado a menudo citaban fuentes que no eran ciertas. Hay más en esta historia, pero creo que la cuestión ha quedado clara. No hay que complicarse la vida. Los electrones son energía. Fluyen. Esa energía se va a otra parte, dejando el sistema inicial con menos energía/electrones.
Me desconcertó un poco el comentario de que "los electrones son energía". Parece confundir la energía potencial eléctrica con los electrones, pero no son lo mismo. Si los electrones "fueran" realmente la energía potencial eléctrica de una pila, ¿no implicaría eso que el compuesto del cátodo nunca se reduciría realmente, ya que toda la energía, y por tanto todos los electrones que "fluyeran" por el circuito, se perderían una vez agotada la energía potencial de la pila? Según tengo entendido, los electrones pueden tener energía, pero no son en sí mismos energía. Aunque tengo un nivel muy bajo de conocimientos sobre este tema, he investigado unas cuantas horas y he descubierto que la noción común de la electricidad como un flujo de electrones similar al de un río es errónea, y que aunque los electrones se mueven muy lentamente a través de un circuito, el flujo de energía se debe a los campos electromagnéticos asociados a las partículas cargadas.
Por desgracia, no he podido encontrar ninguna fuente que directamente respondido a esta pregunta, por lo que agradecería enormemente respuestas directas a esta pregunta por parte de expertos en este tema.
