Ano 2024#quimica#eletroquimica#pilha#litio-iodo#energia-de-gibbs#potencial-de-reducao#semirreacao#fase2#discursiva

Sobre o tema

A pilha de lítio-iodo é uma célula eletroquímica primária de alta densidade energética, amplamente utilizada em dispositivos médicos implantáveis, como marca-passos, devido à sua longa durabilidade (cerca de 10 anos) e à ausência de liberação de gases tóxicos. Seu funcionamento baseia-se nas semirreações de oxidação do lítio (ânodo) e redução do iodo (cátodo), gerando uma diferença de potencial padrão de aproximadamente 2,8 V. O conhecimento dos potenciais-padrão de redução, fornecidos em relação ao eletrodo padrão de hidrogênio, permite calcular a força eletromotriz da pilha, a variação da energia livre de Gibbs (ΔG°) e os parâmetros mínimos para uma possível recarga. Este tipo de análise é fundamental em eletroquímica para prever a espontaneidade e o rendimento de reações redox.

Tópicos relacionados

  • Potenciais-padrão de redução
  • Cálculo da diferença de potencial de pilha
  • Variação da energia de Gibbs em eletroquímica
  • Semirreações de oxidação e redução

Enunciado

A pilha de litio-iodo foi desenvolvida para uso em marca-passos, com durabilidade de cerca de 10 anos e nao liberando gases toxicos ao paciente. Sua estrutura hermeticamente fechada consiste em iodo aglomerado em polimero envolto pelo litio, sendo o conjunto blindado em aco inoxidavel. Potenciais-padrao de reducao com base no eletrodo padrao de hidrogenio: Ions O2,H+|H2O2 (E0 = +0,68 V); I2|I- (E0 = +0,54 V); O2,H2O|OH- (E0 = +0,40 V); Li+|Li (E0 = -3,04 V); H+,H2O2|H2O (E0 = +1,78 V). Considerando as condicoes padrao, determine: a) as semirreacoes e a reacao global da pilha; b) a diferenca de potencial (ddp) maxima da celula eletroquimica; c) a variacao maxima da energia de Gibbs; d) a variacao da energia de Gibbs e ddp minimas para uma possivel recarga total da pilha.

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Perguntas frequentes

O que é a pilha de lítio-iodo e onde é usada?

A pilha de lítio-iodo é uma bateria primária que utiliza lítio metálico como ânodo e iodo como cátodo, sendo usada principalmente em marca-passos cardíacos por sua longa vida útil e segurança.

Como se calcula a diferença de potencial de uma pilha?

A diferença de potencial padrão (ddp) é calculada subtraindo o potencial de redução do ânodo do potencial de redução do cátodo: E°célula = E°cátodo - E°ânodo.

Qual a relação entre energia de Gibbs e potencial da pilha?

A variação da energia livre de Gibbs padrão (ΔG°) relaciona-se com a ddp pela equação ΔG° = -nFE°, onde n é o número de elétrons transferidos e F é a constante de Faraday.

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