O lítio foi identificado no século XIX a partir das observações do naturalista e estadista brasileiro José Bonifácio de Andrada e Silva. Em 2019, esse elemento ganhou destaque devido ao Prêmio Nobel de Química, entregue aos pesquisadores John Goodenough, Stanley Whittingham e Akira Yoshino pelas pesquisas que resultaram na bateria recarregável de íon lítio.  Durante o desenvolvimento dessa bateria, foi utilizado um eletrodo de CoO2(s) (semirreação I) em conjunto com um eletrodo de lítio metálico intercalado em grafita (LiC6(s)) (semirreação II) ou um eletrodo de lítio metálico (Li(s)) (semirreação III).  

(I) CoO2(s) + Li+(aq) + 1e– → LiCoO2(s)      E° = + 1,00 V

(II) Li+(aq) + C6(s) + 1e– → LiC6(s)             E° = ‐ 2,84 V

(III) Li+(aq) + 1e– → Li(s)                              E°= ‐ 3,04 V

Considerando essas semirreações:

a) Escreva a reação global da bateria que utiliza o lítio metálico como um dos eletrodos.

b) Indique qual dos dois materiais, lítio metálico ou lítio metálico intercalado em grafita, será um agente redutor mais forte. Justifique com os valores de potencial de redução padrão.

Em 1800, José Bonifácio descobriu o mineral petalita, de fórmula XAℓSi4O10 (na qual X é um metal alcalino). Em 1817, ao assumir que X = Na, o químico sueco Johan Arfwedson observou que a petalita apresentaria uma porcentagem de metal alcalino superior ao determinado experimentalmente. Ao não encontrar outros substitutos conhecidos que explicassem essa incongruência, ele percebeu que estava diante de um novo elemento químico, o Lítio (Li).

c) Explique, mostrando os cálculos, como a observação feita por Arfwedson permitiu descobrir que o elemento novo era o Lítio.

Note e adote:
Massas molares (g.mol‐1): Li = 7; O = 16; Na = 23; Aℓ = 27; Si = 28.
% em massa de Aℓ na petalita: 8,8%.

a) Utilizando-se as semirreações I e III,
começar estilo tamanho matemático 14px tabela linha com célula com tabela linha com célula com atributos de tabela alinhamento de coluna right left fim dos atributos linha com célula com Maior espaço reto E com red subscrito espaço parêntese esquerdo reduz parêntese direito dois pontos fim da célula célula com CoO com 2 subscrito espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito espaço mais espaço riscado diagonal para cima sobre Li à potência de mais espaço parêntese esquerdo aq parêntese direito fim do riscado espaço mais espaço riscado diagonal para cima sobre 1 espaço reto e à potência de menos fim do riscado espaço seta para a direita espaço LiCoO com 2 subscrito espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito fim da célula linha com célula com Menor espaço reto E com red subscrito espaço parêntese esquerdo oxida parêntese direito dois pontos fim da célula célula com Li espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito espaço seta para a direita espaço riscado diagonal para cima sobre Li à potência de mais espaço parêntese esquerdo aq parêntese direito fim do riscado espaço mais espaço riscado diagonal para cima sobre 1 espaço reto e à potência de menos fim do riscado fim da célula fim da tabela em moldura inferior fecha moldura fim da célula linha com célula com atributos de tabela alinhamento de coluna left left fim dos atributos linha com célula com Equação espaço global dois pontos fim da célula célula com CoO com 2 subscrito espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito espaço mais espaço Li espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito espaço seta para a direita espaço LiCoO com 2 subscrito espaço parêntese esquerdo reto s parêntese direito fim da célula fim da tabela fim da célula fim da tabela fim da célula fim da tabela fim do estilo

b) O agente redutor mais forte é o lítio metálico, pois corresponde à substância que apresenta o elemento que oxida mais facilmente, ou seja, o que tem o menor potencial de redução.

c) Para que a porcentagem em massa de Aℓ na petalita seja 8,8%, o elemento X precisa ser o lítio, conforme os cálculos abaixo:
começar estilo tamanho matemático 14px LiA caligráfica l Si com 4 subscrito reto O com 10 subscrito abre chaves Li dois pontos espaço 7 espaço reto u espaço vezes espaço 1 espaço igual a espaço 7 espaço reto u reto A caligráfica l dois pontos espaço 27 espaço reto u espaço vezes espaço 1 espaço igual a espaço 27 espaço reto u Si dois pontos espaço 28 espaço reto u espaço vezes espaço 4 espaço igual a espaço 112 espaço reto u reto O dois pontos espaço 16 espaço reto u espaço vezes espaço 10 espaço igual a espaço 160 espaço reto u em moldura inferior fecha moldura fecha espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço espaço reto M. espaço molecular espaço igual a espaço 306 espaço reto u fim do estilo

começar estilo tamanho matemático 14px tabela linha com célula com 306 espaço reto u fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula célula com 100 sinal de percentagem fim da célula linha com célula com 27 espaço reto u fim da célula célula com espaço em branco à potência de _____ fim da célula reto x fim da tabela fim do estilo
começar estilo tamanho matemático 14px reto x espaço igual a espaço numerador 27 espaço vezes espaço 100 sobre denominador 306 fim da fração reto x espaço igual a espaço 8 vírgula 8 sinal de percentagem espaço de espaço reto A caligráfica l fim do estilo