Escreva o balanço de massa para o CaF2 em água se, além das reações anteriores, ocorrer a seguinte reação:
HF(aq)+F^- rightharpoons HF2^-.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! O enunciado pede para escrever o balanço de massa do CaF2 (fluoreto de cálcio) em água, considerando que além das reações anteriores, ocorre também a reação HF(aq)+F^- rightharpoons HF2^-. Para isso, vamos precisar entender como montar balanços de massa e como as reações químicas influenciam esse balanço.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é um balanço de massa. É basicamente uma conta onde a quantidade de cada elemento ou espécie química que entra no sistema é igual à quantidade que sai, assumindo que o sistema está em equilíbrio.

Passo 3

No caso do CaF2 em água, ele se dissocia da seguinte forma:
CaF2 rightharpoons Ca^2+ + 2F^-
Isso significa que cada molécula de CaF2 se dissolve formando um cátion de cálcio ( Ca^2+) e duas moléculas de íon fluoreto ( F^-).

Passo 4

Além disso, temos a reação adicional fornecida:
HF(aq) + F^- rightharpoons HF2^-
Aqui, o ácido fluorídrico ( HF) reage com o íon fluoreto para formar o íon bifluoreto ( HF2^-).

Passo 5

Agora, vamos montar o balanço de massa considerando todas as espécies envolvidas:
  • A quantidade de CaF2 que se dissolve.
  • A formação de Ca^2+ e 2F^- a partir de cada molécula de CaF2.
  • A reação entre HF e F^- formando HF2^-.

Passo 6

Montando as equações de balanço:
  1. Para o cálcio:
Total de Ca^2+ = Concentração de CaF2 dissolvido çã
  1. Para o flúor:
2 times Concentração de CaF2 = Concentração de F^- + Concentração de HF2^- çãçãçã
  1. Para o ácido fluorídrico:
Concentração de HF = Concentração total de HF(aq) mais a HF2^- çãçã

Passo 7

Considerando que a soma das concentrações dos íons fluoreto livres e do bifluoreto é igual ao dobro da concentração de CaF2 dissolvido, podemos expressar:
2[CaF2] = [F^-] + [HF2^-]
E para o cálcio, simplesmente:
[Ca^2+] = [CaF2]

Resposta

O balanço de massa para o CaF2 em água, considerando a reação adicional, é dado por:
[Ca^2+] = [CaF2] 2[CaF2] = [F^-] + [HF2^-]

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