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title: "O hidrogênio e o bloco s"
book: "Química universitária — 1.º ano"
subject: chemistry
language: pt
chapter: 26
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/26-o-hidrogenio-e-o-bloco-s
license: CC-BY-NC-SA-4.0
credit: "One Chemistry Book, One Course (one-course.com)"
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# Capítulo 26 — O hidrogênio e o bloco s

Todo celular, notebook e carro elétrico leva uma bateria cujas cargas positivas são transportadas por íons lítio. Esse lítio vem sobretudo de dois lugares: minas de rocha dura na Austrália e os salares dos Andes, onde a salmoura bombeada de debaixo da crosta é deixada evaporar ao sol durante meses, até que sais de lítio possam ser precipitados dela. O lítio é o primeiro dos [metais alcalinos](#def-b1-s-block-families), os metais mais reativos que existem, e seus vizinhos sódio, potássio, magnésio e cálcio fornecem os produtos químicos de base da indústria: soda cáustica, barrilha, cal. Este capítulo abre a química descritiva dos elementos com o hidrogênio e o [bloco](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) s, usando as ferramentas dos capítulos anteriores — energias de ionização, [potenciais padrão](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential), [produtos de solubilidade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#def-b1-precipitation-solubility-product) — para explicar o que esses elementos fazem.

**O que você já sabe.**

As energias de ionização e a [eletronegatividade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-electronegativity) ([Capítulo 2](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#ch-b1-periodicity)); os [potenciais padrão](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential) ([Capítulo 13](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#ch-b1-nernst)); os [produtos de solubilidade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#def-b1-precipitation-solubility-product) e a precipitação dos hidróxidos ([Capítulo 11](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#ch-b1-precipitation)). O Livro 1 (ano 10) agrupou os elementos em famílias: [metais alcalinos](#def-b1-s-block-families), [metais alcalinoterrosos](#def-b1-s-block-families), halogênios, gases nobres.

![Lagoas de evaporação de salmoura de lítio no Salar de Atacama, vistas da órbita (Landsat 8, 2018; NASA Earth Observatory, domínio público, Wikimedia Commons). A cor de cada lagoa muda à medida que a salmoura se concentra e os sais cristalizam.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/img-62416e056b18.jpg)

*Lagoas de evaporação de salmoura de lítio no Salar de Atacama, vistas da órbita (Landsat 8, 2018; NASA Earth Observatory, domínio público, Wikimedia Commons). A cor de cada lagoa muda à medida que a salmoura se concentra e os sais cristalizam.*

## 26.1 O hidrogênio e os hidretos

O hidrogênio tem um elétron: pode perdê-lo ($\ce{H+}$, transportado pela água como $\ce{H3O+}$), compartilhá-lo ([ligações covalentes](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/3-estruturas-de-lewis-ressonancia-e-vsepr#def-b1-lewis-resonance-vsepr-lewis)) ou ganhar um ($\ce{H-}$, com a [configuração eletrônica](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/1-numeros-quanticos-e-configuracoes-eletronicas#def-b1-quantum-numbers-configuration) do hélio). O que ele faz depende de seu parceiro.

**Definição 26.1 (Hidretos).**

Um *hidreto* é um composto binário do hidrogênio com outro elemento. Os *hidretos salinos*, formados com os [metais alcalinos](#def-b1-s-block-families) e os alcalinoterrosos mais pesados ($\ce{LiH}$, $\ce{NaH}$, $\ce{CaH2}$), são sólidos iônicos que contêm $\ce{H-}$. Os *hidretos covalentes*, formados com os elementos do [bloco](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) p ($\ce{CH4}$, $\ce{NH3}$, $\ce{H2O}$, $\ce{HCl}$), são moleculares. Os *hidretos metálicos*, formados com alguns metais de transição, são sólidos em que o hidrogênio ocupa [sítios intersticiais](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/5-cristais-i-o-cristal-perfeito-e-os-metais#def-b1-crystals-metals-site) do retículo do metal, muitas vezes com composição variável.

O íon [hidreto](#def-b1-s-block-hydride) é uma base e um [redutor](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-couple) muito fortes: os [hidretos salinos](#def-b1-s-block-hydride) reagem com a água, $\ce{NaH + H2O -> NaOH + H2}$, e servem como agentes secantes de solventes e como bases em síntese orgânica ([Capítulo 22](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/22-alcoois-ativar-o-grupo-oh#ch-b1-alcohol-activation)). Os [hidretos covalentes](#def-b1-s-block-hydride) do segundo [período](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) mostram a tendência da [eletronegatividade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-electronegativity) ao longo dele: $\ce{CH4}$ nem ácido nem básico, $\ce{NH3}$ básico, $\ce{H2O}$ anfótero, $\ce{HF}$ ácido.

## 26.2 Os metais alcalinos

**Definição 26.2 (Metais alcalinos e alcalinoterrosos).**

Os *metais alcalinos* (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) formam o [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) 1, com um [elétron de valência](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/1-numeros-quanticos-e-configuracoes-eletronicas#def-b1-quantum-numbers-configuration) *ns*$^1$; os *metais alcalinoterrosos* (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) formam o [grupo](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) 2, com *ns*$^2$. Seus elementos constituem o [bloco](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) s.

**Proposição 26.3 (Os metais alcalinos são redutores fortes).**

Os [metais alcalinos](#def-b1-s-block-families) têm as menores [primeiras energias de ionização](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-ionisation-energy) de seus [períodos](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table) (Li $5.39\,\mathrm{eV}$, Na 5.14, K 4.34) e [potenciais padrão](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential) muito negativos ($\ce{Li+}$/$\ce{Li}$ $-3.04$ V, $\ce{Na+}$/$\ce{Na}$ $-2.71$, $\ce{K+}$/$\ce{K}$ $-2.94$): eles reduzem a água e só são encontrados na natureza como íons $\ce{M+}$.

**Demonstração.** Um único elétron fora de um caroço de gás nobre, longe do núcleo e blindado pelas camadas internas ([Capítulo 2](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#ch-b1-periodicity)), é facilmente removido. Em água, o pequeno íon $\ce{M+}$ é fortemente hidratado, o que torna o potencial do par ainda mais baixo. Com $E^\circ$ mais de $2.2\,\mathrm{V}$ abaixo da reta da água a pH 7 ($-0.41$ V), a reação $\ce{2M + 2H2O -> 2M+ + 2OH- + H2}$ tem uma constante enorme ([Proposição 13.12](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#prop-b1-nernst-equilibrium-constant)). ∎

![À esquerda: o sódio é guardado sob óleo mineral, longe do ar e da umidade (fotografia de Justin Urgitis, CC BY-SA 2.5). À direita: cores de chama, da esquerda para a direita, de compostos de lítio, estrôncio, cálcio, sódio, bário, boro, cobre, césio e potássio: os elétrons excitados na chama voltam a níveis mais baixos emitindo luz em comprimentos de onda característicos de cada elemento () (fotografia de Hegelrast, CC BY-SA 4.0). Ambas da Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/img-cafacefef83e.jpg)

![À esquerda: o sódio é guardado sob óleo mineral, longe do ar e da umidade (fotografia de Justin Urgitis, CC BY-SA 2.5). À direita: cores de chama, da esquerda para a direita, de compostos de lítio, estrôncio, cálcio, sódio, bário, boro, cobre, césio e potássio: os elétrons excitados na chama voltam a níveis mais baixos emitindo luz em comprimentos de onda característicos de cada elemento () (fotografia de Hegelrast, CC BY-SA 4.0). Ambas da Wikimedia Commons.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/img-bc353a64d5cd.jpg)

*À esquerda: o sódio é guardado sob óleo mineral, longe do ar e da umidade (fotografia de Justin Urgitis, CC BY-SA 2.5). À direita: cores de chama, da esquerda para a direita, de compostos de lítio, estrôncio, cálcio, sódio, bário, boro, cobre, césio e potássio: os elétrons excitados na chama voltam a níveis mais baixos emitindo luz em comprimentos de onda característicos de cada elemento ([Capítulo 1](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/1-numeros-quanticos-e-configuracoes-eletronicas#ch-b1-quantum-numbers)) (fotografia de Hegelrast, CC BY-SA 4.0). Ambas da Wikimedia Commons.*

**No laboratório — Uma demonstração, não um experimento.**

A reação do sódio com a água só é mostrada por um professor, atrás de uma tela de proteção, com um pedaço do tamanho de uma lentilha jogado em uma grande cuba de água contendo fenolftaleína: o metal funde em uma bolinha que corre, o hidrogênio chia, e o rastro rosa mostra o hidróxido formado. O potássio inflama o hidrogênio. Pedaços maiores explodem. O sódio é cortado sob óleo, manipulado com pinça, e seus resíduos são destruídos com etanol, nunca com água.

O lítio é a exceção do seu grupo: o menor íon, o mais fortemente hidratado, logo o potencial mais negativo, e no entanto o mais lento a reagir com a água. Seus compostos se parecem com os do magnésio (o carbonato e o fosfato de lítio são pouco solúveis, como os do magnésio), uma relação diagonal na tabela periódica. Os [metais alcalinos](#def-b1-s-block-families) são produzidos por eletrólise de seus cloretos fundidos, já que nenhum [redutor](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-couple) químico é forte o bastante; as reações de eletrodo dessas células são estudadas no volume do 2.º ano.

## 26.3 Os compostos de sódio na indústria

**Definição 26.4 (Caráter dos óxidos).**

Um *óxido básico* reage com a água dando um hidróxido, ou com ácidos dando sais ($\ce{Na2O}$, $\ce{CaO}$); um *óxido ácido* reage com a água dando um ácido, ou com bases dando sais ($\ce{CO2}$, $\ce{SO3}$, $\ce{P4O10}$); um *óxido anfótero* reage tanto com ácidos quanto com bases ($\ce{Al2O3}$, $\ce{ZnO}$). Ao longo de um [período](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/2-periodicidade#def-b1-periodicity-table), os óxidos passam de básicos (metais, à esquerda) a ácidos (não metais, à direita).

O hidróxido de sódio é produzido por eletrólise da salmoura (o processo cloro-álcali, que também fornece cloro e hidrogênio). O carbonato de sódio, ou barrilha, usado para vidro, detergentes e extração de lítio, é extraído como o mineral trona ou produzido a partir de sal e calcário: em 2025 o mundo produziu cerca de 71 milhões de toneladas, 19 milhões de jazidas naturais e 52 milhões sintéticos, a maior parte pelo processo Solvay.

**Proposição 26.5 (O processo Solvay).**

O processo Solvay converte cloreto de sódio e carbonato de cálcio em carbonato de sódio e cloreto de cálcio, $\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 +
CaCl2}$, por etapas em que a amônia e o dióxido de carbono são reciclados.

**Demonstração.** As etapas são: (1) $\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ (forno); (2) $\ce{NaCl + NH3 +
CO2 + H2O -> NaHCO3 + NH4Cl}$ (carbonatação da salmoura amoniacal; o hidrogenocarbonato, o sal menos solúvel presente, precipita); (3) $\ce{2NaHCO3 -> Na2CO3 + CO2 + H2O}$ (calcinação); (4) $\ce{CaO + H2O ->
Ca(OH)2}$; (5) $\ce{Ca(OH)2 + 2NH4Cl -> CaCl2 + 2NH3 + 2H2O}$ (recuperação da amônia). Somando $(1) + 2\times(2) + (3) + (4) + (5)$, $\ce{NH3}$, $\ce{CO2}$, $\ce{NH4Cl}$, $\ce{NaHCO3}$, $\ce{CaO}$, $\ce{Ca(OH)2}$ e a água se cancelam: $\ce{2NaCl + CaCO3 -> Na2CO3 + CaCl2}$. ∎

![O processo Solvay. O dióxido de carbono e a amônia circulam em ciclos; entram sal e calcário, saem barrilha e cloreto de cálcio.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/fig-fca9c836ed6f.svg)

*O processo Solvay. O dióxido de carbono e a amônia circulam em ciclos; entram sal e calcário, saem barrilha e cloreto de cálcio.*

![Uma fábrica de barrilha: fornos de cal, torres de carbonatação e pilhas de carbonato de sódio.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/img-a198b0c7519a.jpg)

*Uma fábrica de barrilha: fornos de cal, torres de carbonatação e pilhas de carbonato de sódio.*

**Método 26.6 (Balanço de massa em um fluxograma).**

1. Escreva a equação global (soma das etapas, com as espécies recicladas canceladas).
2. A partir do produto desejado, calcule as quantidades de matérias-primas com a equação global e depois corrija pelo [rendimento](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/7-descrever-um-sistema-quimico-avanco-atividades-q-e-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) de cada etapa.
3. Para uma espécie reciclada, calcule apenas a reposição necessária para compensar suas perdas.
4. Verifique o balanço de cada elemento entre entradas e saídas.

## 26.4 Os metais alcalinoterrosos

O magnésio e o cálcio são menos reativos que os [metais alcalinos](#def-b1-s-block-families) (energias de ionização maiores: Mg $7.65\,\mathrm{eV}$, Ca 6.11; dois elétrons a perder), mas continuam sendo [redutores](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-couple) fortes ($E^\circ$ de $\ce{Mg^2+}$/$\ce{Mg}$ $-2.36$ V). O magnésio queima no ar com uma luz branca ofuscante; sua película de óxido o protege à temperatura ambiente. O magnésio é recuperado da água do mar precipitando seu hidróxido com cal, $\mathrm{p}K_s = 11.25$ ([Capítulo 11](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#ch-b1-precipitation)).

**Proposição 26.7 (O ciclo da cal).**

Calcário, cal virgem, cal hidratada e de novo calcário formam um ciclo: $\ce{CaCO3 -> CaO + CO2}$ (aquecido em um forno); $\ce{CaO + H2O -> Ca(OH)2}$ (extinção, fortemente exotérmica); $\ce{Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H2O}$ (endurecimento da argamassa de cal ao ar). O ciclo como um todo nada muda quimicamente, mas armazena e libera energia e dióxido de carbono.

**Demonstração.** Somando as três equações, todas as espécies se cancelam. A decomposição do carbonato exige calor, liberado de novo nas duas outras etapas; o $\ce{CO2}$ desprendido no forno é reabsorvido, lentamente, pela argamassa. ∎

![O ciclo da cal, do calcário à argamassa e de volta ao carbonato de cálcio.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/fig-878d4ae72ae0.svg)

*O ciclo da cal, do calcário à argamassa e de volta ao carbonato de cálcio.*

## 26.5 O lítio

![Os maiores produtores de lítio em 2025 (estimativas; total mundial de cerca de 290\,000 toneladas de lítio). A Austrália explora rocha dura (espodumênio); o Chile e a Argentina bombeiam salmouras.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/chemistry-2/b1-s-block/fig-043c4e210f49.svg)

*Os maiores produtores de lítio em 2025 (estimativas; total mundial de cerca de $290\,000$ toneladas de lítio). A Austrália explora rocha dura (espodumênio); o Chile e a Argentina bombeiam salmouras.*

A salmoura é concentrada por evaporação, o magnésio é removido com cal, e o carbonato de lítio é precipitado com barrilha. O carbonato de lítio tem a propriedade incomum de ser menos solúvel a quente que a frio: $1.31\,\%$ em massa a $20\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, $0.84\,\%$ a $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$, $0.71\,\%$ a $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Por isso ele é precipitado a partir de solução quente, como calcula o problema de fim de semana.

## 26.6 Exercícios

**Exercício 26.1 ★.**

Classifique como [hidreto salino](#def-b1-s-block-hydride), covalente ou metálico: $\ce{KH}$, $\ce{SiH4}$, $\ce{CaH2}$, $\ce{H2S}$, $\ce{PdH_{0.6}}$. Escreva a reação de $\ce{CaH2}$ com a água.

**Solução de Exercício 26.1.**

$\ce{KH}$ e $\ce{CaH2}$: salinos; $\ce{SiH4}$ e $\ce{H2S}$: covalentes; $\ce{PdH_{0.6}}$: metálico. $\ce{CaH2 + 2H2O -> Ca(OH)2 + 2H2}$.

**Exercício 26.2 ★.**

Escreva as reações do lítio, do sódio e do potássio com a água, e do magnésio com ácido clorídrico diluído.

**Solução de Exercício 26.2.**

$\ce{2Li + 2H2O -> 2LiOH + H2}$, e o mesmo com Na e K; $\ce{Mg + 2HCl -> MgCl2 + H2}$.

**Exercício 26.3 ★.**

Classifique como básico, ácido ou anfótero: $\ce{Na2O}$, $\ce{MgO}$, $\ce{Al2O3}$, $\ce{SiO2}$, $\ce{SO3}$, $\ce{ZnO}$, $\ce{CO2}$. Escreva uma reação para cada tipo.

**Solução de Exercício 26.3.**

Básicos: $\ce{Na2O}$, $\ce{MgO}$ ($\ce{MgO + 2HCl -> MgCl2 + H2O}$). Ácidos: $\ce{SiO2}$, $\ce{SO3}$, $\ce{CO2}$ ($\ce{SO3 + H2O -> H2SO4}$). Anfóteros: $\ce{Al2O3}$, $\ce{ZnO}$ ($\ce{ZnO + 2OH- + H2O -> Zn(OH)4^2-}$).

**Exercício 26.4 ★.**

Calcule a constante de $\ce{2Na + 2H2O -> 2Na+ + 2OH- + H2}$ a pH 14 a partir dos [potenciais padrão](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential).

**Solução de Exercício 26.4.**

A pH 14, o par da água é $\ce{2H2O + 2e- -> H2 + 2OH-}$, $E = -0.83$ V; $\log K = 2(-0.83 + 2.71)/0.059 = 64$.

**Exercício 26.5 ★★.**

Explique as cores de chama do lítio (vermelha) e do sódio (amarela) usando os [níveis de energia](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/1-numeros-quanticos-e-configuracoes-eletronicas#def-b1-quantum-numbers-energy-level) dos átomos ([Capítulo 1](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/1-numeros-quanticos-e-configuracoes-eletronicas#ch-b1-quantum-numbers)). Qual é a energia de um fóton amarelo a $589\,\mathrm{nm}$?

**Solução de Exercício 26.5.**

Na chama, as colisões levam um elétron a um nível excitado; ao voltar ao [estado fundamental](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/1-numeros-quanticos-e-configuracoes-eletronicas#def-b1-quantum-numbers-energy-level), o átomo emite um fóton de energia igual ao intervalo, específica do elemento. $E = hc/\lambda = 6.626 \times 10^{-34} \times
3.00 \times 10^8/(589 \times 10^{-9}) = 3.375 \times 10^{-19}\,\mathrm{J} = 2.11\,\mathrm{eV}$.

**Exercício 26.6 ★★.**

Calcule a massa de calcário ($\ce{CaCO3}$ puro) e de cloreto de sódio necessária para uma tonelada de barrilha pelo processo Solvay, com um [rendimento](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/7-descrever-um-sistema-quimico-avanco-atividades-q-e-k#def-b1-extent-q-and-k-fractional-extent) global de $90\,\%$ em relação ao cloreto de sódio.

**Solução de Exercício 26.6.**

$10^6/106.0 = 9.43 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ de barrilha: $9.43 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$ de calcário, $0.944\,\mathrm{t}$, e $2 \times 9.43 \times 10^3/0.90 =
2.10 \times 10^{4}\,\mathrm{mol}$ de sal, $1.23\,\mathrm{t}$.

**Exercício 26.7 ★★.**

A água do mar contém cerca de $1.3\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ de magnésio (dado do exercício). A partir de que pH o hidróxido de magnésio começa a precipitar? Que massa de cal hidratada precipita o magnésio de $1.0\,\mathrm{m}^{3}$?

**Solução de Exercício 26.7.**

$[\ce{Mg^2+}] = 1.3/24.3 = 0.053\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$; $\mathrm{pH} = 14.00 -
\frac12(11.25 + \log 0.053) = 9.0$. $53.5\,\mathrm{mol}$ de magnésio em $1.0\,\mathrm{m}^{3}$ exigem $53.5\,\mathrm{mol}$ de $\ce{Ca(OH)2}$: $4.0\,\mathrm{kg}$.

**Exercício 26.8 ★★.**

Por que o lítio reage mais lentamente com a água que o potássio, embora seu [potencial padrão](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/13-equilibrios-de-oxirreducao-e-a-equacao-de-nernst#def-b1-nernst-electrode-potential) seja mais baixo? Distinga termodinâmica e cinética.

**Solução de Exercício 26.8.**

A constante de equilíbrio (termodinâmica) é enorme para ambos; a velocidade (cinética) não é decidida por $E^\circ$. O lítio funde a uma temperatura mais alta, permanece sólido e é recoberto por uma camada de produto menos solúvel, e perde seu elétron menos facilmente que o potássio (energia de ionização maior): reage de modo regular, o potássio violentamente.

**Exercício 26.9 ★★.**

Calcule a massa de cal virgem obtida a partir de uma tonelada de calcário e o volume de $\ce{CO2}$ liberado, a $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ e $1\,\mathrm{bar}$.

**Solução de Exercício 26.9.**

$10^6/100.1 = 9.99 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$: CaO $9.99 \times 10^3 \times 56.1 =
0.560\,\mathrm{t}$; $\ce{CO2}$ $9.99 \times 10^{3}\,\mathrm{mol}$, $V = nRT/p = 9.99 \times 10^3
\times 8.314 \times 298.15/10^5 = 248\,\mathrm{m}^{3}$.

**Exercício 26.10 ★★★.**

O mundo extraiu cerca de $290\,000$ toneladas de lítio em 2025. A que massa de carbonato de lítio isso corresponde? Se uma bateria de carro contém $8\,\mathrm{kg}$ de lítio (dado do exercício), quantas baterias isso poderia abastecer?

**Solução de Exercício 26.10.**

$2.9 \times 10^8/6.9 = 4.2 \times 10^{7}\,\mathrm{kmol}$ de Li (massa em kg), $\times 73.8/2 =
1.55 \times 10^{9}\,\mathrm{kg}$: cerca de 1.6 milhão de toneladas de carbonato de lítio. $2.9 \times 10^8/8 = 3.6 \times 10^{7}$ baterias.

**Exercício 26.11 ★★★.**

Mostre, a partir dos dados do capítulo, que a [solubilidade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#def-b1-precipitation-solubility) do carbonato de lítio diminui com a temperatura, e explique por que precipitá-lo a quente melhora a recuperação a partir de uma salmoura.

**Solução de Exercício 26.11.**

1.31, 0.84, 0.71 por cento a 20, 80, $100\,{}^{\circ}\mathrm{C}$: a [solubilidade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#def-b1-precipitation-solubility) diminui. A quente, menos carbonato fica em solução: recupera-se mais.

**Exercício 26.12 ★★★.**

Na etapa (2) do processo Solvay, a solução contém $\ce{Na+}$, $\ce{NH4+}$, $\ce{Cl-}$ e $\ce{HCO3-}$. Explique por que precipita o hidrogenocarbonato de sódio e não o cloreto de amônio, e por que o processo precisa de amônia e não de hidróxido de sódio.

**Solução de Exercício 26.12.**

$\ce{NaHCO3}$ é o menos solúvel dos sais que os íons podem formar, e a solução fica saturada nele primeiro. A amônia torna a solução básica o bastante para transformar $\ce{CO2}$ em $\ce{HCO3-}$ e ao mesmo tempo é recuperável (como $\ce{NH4Cl}$, regenerado pela cal); o hidróxido de sódio seria consumido e custaria mais que o produto.

## 26.7 Problema: lítio a partir da salmoura

**Problema 26.1.**

Problema de fim de semana — concentrar uma salmoura de lítio, remover o magnésio com cal, precipitar o carbonato de lítio com barrilha, e a massa de carbonato de lítio recuperada de um metro cúbico

Uma salmoura bombeada de debaixo de um salar contém $1.5\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ de lítio e $0.60\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$ de magnésio (como íons, com muito cloreto de sódio). A evaporação em lagoas a concentra quatro vezes. Um metro cúbico da salmoura concentrada é então tratado: a cal remove o magnésio, a barrilha o cálcio, e a barrilha a quente precipita por fim o carbonato de lítio a $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. Dados: massas molares ($\mathrm{g}/\mathrm{mol}$) Li 6.9, Mg 24.3, $\ce{Ca(OH)2}$ 74.1, $\ce{Na2CO3}$ 106.0, $\ce{Li2CO3}$ 73.8; $\mathrm{p}K_s$ $\ce{Mg(OH)2}$ 11.25, $\ce{CaCO3}$ 8.30; $\mathrm{p}K_e = 14.00$; [solubilidade](https://one-course.com/books/chemistry/2/pt/chapter/11-precipitacao-e-solubilidade#def-b1-precipitation-solubility) do $\ce{Li2CO3}$ $0.84\,\%$ em massa a $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$; tome o licor final como $1.00\,\mathrm{m}^{3}$ de massa específica $1.0\,\mathrm{kg}/\mathrm{L}$.

**Parte I — A concentração.**

1. Calcule as concentrações de lítio e de magnésio na salmoura concentrada.
2. Que volume de água evapora por metro cúbico de salmoura concentrada?
3. Por que se usa a evaporação solar e não o aquecimento?
4. Que sal cristaliza primeiro nas lagoas, e por quê?
5. Calcule as quantidades de matéria de lítio e de magnésio em um metro cúbico.
6. Por que o magnésio precisa ser removido antes de o lítio ser precipitado?

**Parte II — A remoção do magnésio e do cálcio.**

7. Escreva a reação dos íons magnésio com a cal hidratada.
8. Calcule a massa de cal hidratada necessária (estequiométrica).
9. A que pH $99.9\,\%$ do magnésio está precipitado?
10. Por que o lítio não é precipitado como hidróxido?
11. Escreva a remoção do cálcio introduzido, com barrilha.
12. Calcule a massa de barrilha necessária para essa etapa.

**Parte III — O carbonato de lítio.**

13. Escreva a precipitação do carbonato de lítio.
14. Calcule a massa de barrilha necessária para o lítio.
15. Calcule a massa teórica de carbonato de lítio.
16. Por que a precipitação é feita a $80\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ ?
17. Que massa de carbonato de lítio fica dissolvida no licor?
18. Como o precipitado é lavado sem perder muito dele?

**Parte IV — Balanço.**

19. Calcule a massa de carbonato de lítio recuperada.
20. Calcule a taxa de recuperação do lítio.
21. Sugira o que se faz com o licor.
22. Compare o lítio de um metro cúbico com a produção mundial de 2025: quantos metros cúbicos essa produção representaria?
23. Indique a massa de carbonato de lítio recuperada por metro cúbico de salmoura concentrada.

**Solução de Problema 26.1.**

**1.** Li $6.0\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$, Mg $2.4\,\mathrm{g}/\mathrm{L}$. **2.** Quatro metros cúbicos de salmoura dão um: três metros cúbicos de água evaporam. **3.** O sol e o clima seco fornecem a energia de graça. **4.** O cloreto de sódio, de longe o sal mais abundante, satura primeiro. **5.** Li $6000/6.9 = 870\,\mathrm{mol}$; Mg $2400/24.3 = 98.8\,\mathrm{mol}$. **6.** O magnésio precipitaria com o carbonato e contaminaria o produto. **7.** $\ce{Mg^2+ + Ca(OH)2 -> Mg(OH)2 + Ca^2+}$. **8.** $98.8 \times 74.1 = 7.32\,\mathrm{kg}$. **9.** Restam $[\ce{Mg^2+}] = 9.88 \times 10^{-5}$ mol/L: $\mathrm{pH} = 14.00 -
\frac12(11.25 - 4.01) = 10.38$. **10.** O hidróxido de lítio é solúvel: nenhum sólido se forma a esse pH. **11.** $\ce{Ca^2+ + CO3^2- -> CaCO3}$. **12.** $98.8 \times 106.0 = 10.5\,\mathrm{kg}$. **13.** $\ce{2Li+ + CO3^2- -> Li2CO3}$. **14.** $435 \times 106.0 = 46.1\,\mathrm{kg}$. **15.** $435 \times 73.8 = 32.1\,\mathrm{kg}$. **16.** O carbonato de lítio é menos solúvel a quente. **17.** $0.0084 \times 1000 = 8.4\,\mathrm{kg}$. **18.** Com pequenos volumes de água quente, em que ele é menos solúvel. **19.** $32.1 - 8.4 = 23.7\,\mathrm{kg}$. **20.** $23.7/32.1 = 74\,\%$. **21.** Ele ainda contém lítio: é devolvido às lagoas. **22.** $2.9 \times 10^8/6.0 = 4.8 \times 10^{7}$ metros cúbicos. **23.** **$24\,\mathrm{kg}$** (23.7) de carbonato de lítio por metro cúbico.