Questão 71 Unesp 2024 - 1ª fase - Elite Colégio e Pré-Vestibular

Questão 71

Outros tipos de pilhas e baterias Reações de oxirredução

O sistema $\frac{L i}{M n O_{2}}$ é o exemplo mais representativo das pilhas primárias (de uso único) de lítio.

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Essas pilhas empregam eletrólitos dissolvidos em solventes não aquosos, em recipientes selados. O processo de descarga dessa pilha envolve a reação

$4 L i + M n O_{2} \to 2 L i_{2} O + M n$

Essa pilha fornece uma diferença de potencial (voltagem) em torno de $3, 0 V$ à temperatura ambiente, mas mostra excelente desempenho em temperaturas superiores.

A grande vantagem das pilhas à base de lítio é a ausência de metais pesados reconhecidamente danosos ao meio ambiente, como mercúrio, cádmio e chumbo. Porém, os perigos relativos à pilha $\frac{L i}{M n O_{2}}$ são de outra natureza, estando relacionados ao seu descarte e reciclagem. Após a corrosão do invólucro externo, é liberado o solvente não aquoso, inflamável e tóxico. O lítio metálico não reagido, em contato com água e umidade do ar, desprende calor e gás inflamável (hidrogênio), podendo levar à ignição do produto descartado. Por isso, a presença de voltagem residual nesse resíduo é um problema, pois significa a presença de lítio metálico.

As características listadas para a pilha de lítio tornam a disposição final inadequada e até mesmo a reciclagem uma operação de risco, pela possibilidade de fogo e explosão.

(Jéssica Frontino Paulino et al. “Processamento de pilhas Li/MnO2 usadas”. Quim. Nova, vol. 30, 2007. Adaptado.)

Para tornar a reciclagem dessa pilha mais segura, o ideal seria o seu descarregamento completo antes do descarte, evitando assim a

a)	evaporação do solvente inflamável.
b)	redução do lítio metálico pelo oxigênio do ar.
c)	reação do óxido de lítio com a água.
d)	oxidação do lítio metálico pela água.
e)	interação da umidade do ar com o solvente inflamável.

Resolução

A pilha à base de lítio apresenta este elemento na forma metálica, o qual está envolvido em uma reação de oxirredução de tal forma que sua descarga produz o íons de lítio conforme a semirreação :

$L i \to L i^{+} + e^{-}$

O descarregamento total da pilha, citado no texto, levaria ao consumo de todo o lítio metálico tranformando-o em seu cátion.

A) Incorreta. Para tornar a reciclagem da pilha mais segura não se recomenda a evaporação do solvente, como citado no texto, devido às propriedades inflamáveis e tóxicas. O descarregamento da pilha não impede que o solvente seja liberado, visto que isso se deve ao rompimento do invólucro por agentes externos.

B) Incorreta. O lítio (Li), um metal representativo do grupo 1 da Tabela Periódica, em presença de oxigênio no ar deverá oxidar.

C) Incorreta. O óxido de lítio (Li₂O) é um óxido básico e sua reação com a água (H₂O) é a seguinte:

$L i_{2} O (s) + H_{2} O (l) \to 2 L i O H (a q)$

A reação do óxido de lítio com água não será evitada com a pilha descarregada visto que este composto é produto do processo de descarregamento, conforme a reação apresentada no enunciado.

D) Correto. O lítio (Li) metálico na presença de água (H₂O) deve formar hidróxido de lítio (LiOH) e hidrogênio (H₂) gasoso, como apresentado a seguir:

$2 L i (s) + 2 H_{2} O (l) \to 2 L i O H (a q) + H_{2} (g)$

A reciclagem da pilha deve evitar fogo e explosão, como citado no final do texto, e descarregar o material antes evitaria a liberação do gás inflamável hidrogênio obtido na reação de oxidação do metal lítio em água, o que torna a reciclagem da pilha mais segura.

E) Incorreta. A interação do solvente com a umidade do ar deve ser muito baixa, visto que o texto o cita como "não aquoso". Além disso, o descarregamento da pilha não impede o liberação do solvente, conforme explicado no item A.