Lityum-iyon pillerin geri dönüşümü, periyodik cetveldeki elementlerin sürdürülebilir kullanımı için hayati önem taşır. Lityum (₃Li) metalinin geri kazanım sürecinde kullanılan bir yöntemde aşağıdaki tepkime gerçekleşmektedir: Li₂CO₃ + 2HCl → 2LiCl + H₂O + CO₂. Bu süreçle ilgili periyodik eğilimleri ve yeşil kimyayı düşünerek; hangisi doğrudur?
| Element / Bileşik | Mol Kütlesi (g/mol) | Periyodik Grup |
|---|---|---|
| Li₂CO₃ | 74 | - |
| Li (Lityum) | 7 | 1A |
| Na (Sodyum) | 23 | 1A |
Şıklar
Li metalinin atom yarıçapı, periyodik tabloda aynı gruptaki Na metalinden daha büyük olduğu için daha kolay geri dönüştürülür.
Tepkimede oluşan CO₂ gazı, yeşil kimyanın 'atık önleme' prensibine tam uyum sağlar ve çevreci bir süreç oluşturur.
Denkleşmiş tepkimeye göre, 14.8 gram Li₂CO₃ (MA=74 g/mol) tamamen harcandığında normal koşullarda 4.48 litre CO₂ gazı oluşur.
Li metalinin 1. iyonlaşma enerjisinin yüksek olması, onun tepkimelerde elektron vermesini kolaylaştırarak süreci hızlandırır.
Tepkimede kullanılan HCl miktarını azaltmak için katalizör kullanılması, atom ekonomisini %100'e çıkarır.
Çözüm Açıklaması
Hesaplama zamanı! n = m / MA formülünden 14.8 / 74 = 0.2 mol Li₂CO₃ harcanmış. Tepkime katsayılarına bakarsak, 1 mol Li₂CO₃ karşılığında 1 mol CO₂ oluşuyor. Yani 0.2 mol CO₂ oluşur. Normal koşullarda 0.2 x 22.4 = 4.48 litredir. Doğru! A şıkkı yanlış çünkü Li'nin çapı Na'dan küçüktür. B yanlış çünkü CO₂ bir atıktır, atık oluşumu yeşil kimyaya terstir. D yanlış çünkü iyonlaşma enerjisi arttıkça elektron vermek zorlaşır. E yanlış çünkü katalizör atom ekonomisini (ana ürün/toplam giren oranı) değiştirmez, sadece hızı etkiler.