Responda às questões de forma clara apresentando as equações balanceadas, as semiequações de redução/oxidação e os potenciais eletroquímicos quando necessário.
Investigue a solubilidade de metais alcalinos em meio aquoso (ensaio 5).
a) Explique qual o sólido é formado ao misturar cloreto de lítio e carbonato de sódio? Forneça a equação química balanceada.
b) Explique qual o sólido é formado ao misturar cloreto de lítio e fluoreto de potássio? Forneça a equação química balanceada
c) Explique como a teoria ácido-base de Pearson e/ou o caráter covalente de ligação podem explicar a baixa solubilidade dos sólidos obtidos.

Passo 1

O enunciado pede para misturar duas soluções aquosas de sais de metais alcalinos e identificar o precipitado formado. O tema envolve reações de dupla troca (precipitação), regras de solubilidade em água e, quando cabível, comentários sobre eletroquímica (aqui não há mudança de estado de oxidação, logo sem reações redox). Também será usada a teoria ácido-base de Pearson (HSAB) e o conceito de caráter covalente de ligação para explicar a baixa solubilidade dos produtos.

Passo 2

Na mistura de cloreto de lítio e carbonato de sódio temos a troca de ânions entre os cátions \mathrm{Li^+} e \mathrm{Na^+}. O carbonato de lítio é pouco solúvel em água e precipita. A equação balanceada em meio aquoso é
2\,\mathrm{LiCl}\,(aq)\;+\;\mathrm{Na_2CO_3}\,(aq) \;\longrightarrow\; \mathrm{Li_2CO_3}\,(s)\downarrow \;+\;2\,\mathrm{NaCl}\,(aq).

Passo 3

Na mistura de cloreto de lítio e fluoreto de potássio ocorre troca de ânions entre \mathrm{Li^+} e \mathrm{K^+}. O fluoreto de lítio é pouco solúvel e precipita. A equação balanceada em meio aquoso é
\mathrm{LiCl}\,(aq)\;+\;\mathrm{KF}\,(aq) \;\longrightarrow\; \mathrm{LiF}\,(s)\downarrow \;+\;\mathrm{KCl}\,(aq).

Passo 4

Para entender a baixa solubilidade de \mathrm{Li_2CO_3} e \mathrm{LiF} usamos:
– Teoria HSAB de Pearson:
  • \mathrm{Li^+} é um ácido “duro” (pequeno, alta densidade de carga).
  • \mathrm{CO_3^{2-}} e \mathrm{F^-} são bases duras.
  • Ácido duro em contato com base dura formam compostos muito estáveis (e de alta energia reticular), o que reduz a solubilidade.
    – Caráter covalente/polarização:
  • O cátion \mathrm{Li^+}, por ser tão pequeno, tem grande poder de polarização do ânion vizinho, conferindo caráter parcialmente covalente à ligação.
  • Esse aumento do caráter covalente eleva a energia de rede cristalina e supera a energia de hidratação, resultando em baixa solubilidade.

Resposta

a) \displaystyle 2\,\mathrm{LiCl}\,(aq)+\mathrm{Na_2CO_3}\,(aq)\to\mathrm{Li_2CO_3}\,(s)\downarrow+2\,\mathrm{NaCl}\,(aq)
b) \displaystyle \mathrm{LiCl}\,(aq)+\mathrm{KF}\,(aq)\to\mathrm{LiF}\,(s)\downarrow+\mathrm{KCl}\,(aq)
c) A baixa solubilidade se deve à forte interação duro-duro \mathrm{Li^+} com \mathrm{CO_3^{2-}} ou \mathrm{F^-} e ao alto caráter covalente resultante do poder polarizante de \mathrm{Li^+}, que eleva a energia reticular acima da energia de hidratação.

Exercícios relacionados