1. O ácido fluorídrico, \mathrm{HF}_{(a q)}, não pode ser armazenado em recipientes de vidro porque ataca os compostos chamados silicatos, que compõem o vidro. O silicato de sódio \left(\mathrm{Na}_{2} \mathrm{SiO}_{3}\right), por exemplo, reage da seguinte maneira:
\mathrm{Na}_{2} \mathrm{SiO}_{3(\mathrm{~s})}+\mathrm{HF}_{(\mathrm{aq})} \rightarrow \mathrm{H}_{2} \mathrm{SiF}_{6(\mathrm{aq})}+\mathrm{NaF}_{(\mathrm{aq})}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}_{(\mathrm{l})}
a) Balanceie a equação de reação do HF com o vidro.

Passo 1

O enunciado dá a reação não balanceada entre o silicato de sódio e o ácido fluorídrico:
\mathrm{Na_{2}SiO_{3(s)}}+\mathrm{HF_{(aq)}}\rightarrow \mathrm{H_{2}SiF_{6(aq)}}+\mathrm{NaF_{(aq)}}+\mathrm{H_{2}O_{(l)}}
O que é pedido: balancear a equação (ou seja, encontrar os coeficientes estequiométricos inteiros mínimos que tornam o número de átomos de cada elemento igual nos reagentes e produtos).
Informações relevantes fornecidas: fórmulas das espécies químicas envolvidas (com seus estados físicos).

Passo 2

Princípio básico que vamos usar: lei de conservação de massa — o número de átomos de cada elemento deve ser o mesmo antes e depois da reação.
Explicação didática do procedimento: atribuímos coeficientes desconhecidos (números inteiros) às espécies e montamos equações contando átomos para cada elemento; depois resolvemos para os coeficientes. Esses coeficientes indicam quantas moléculas (ou fórmulas unitárias) de cada substância participam.

Passo 3

Atribuímos coeficientes gerais às espécies (coeficientes estequiométricos):
a\,\mathrm{Na_{2}SiO_{3}}+b\,\mathrm{HF}\rightarrow c\,\mathrm{H_{2}SiF_{6}}+d\,\mathrm{NaF}+e\,\mathrm{H_{2}O}
Aqui \,a,b,c,d,e são inteiros positivos que devemos determinar. (Os subscritos dos estados físicos foram omitidos na equação simbólica para não poluir as contas; serão reaplicados na resposta final.)

Passo 4

Contagem de átomos por elemento e escrita das equações:
  • Sódio ( \mathrm{Na}): à esquerda há 2a átomos; à direita cada \mathrm{NaF} tem 1 Na, então há d. Logo
2a = d.
  • Silício ( \mathrm{Si}): à esquerda a; à direita cada \mathrm{H_{2}SiF_{6}} tem 1 Si, então
a = c.
  • Oxigênio ( \mathrm{O}): à esquerda 3a; à direita apenas a água contribui com oxigênio (cada \mathrm{H_{2}O} tem 1 O), logo
3a = e.
  • Hidrogênio ( \mathrm{H}): à esquerda b (cada \mathrm{HF} traz 1 H); à direita há 2 H em cada \mathrm{H_{2}SiF_{6}} e 2 H em cada \mathrm{H_{2}O}, total
b = 2c + 2e.
  • Flúor ( \mathrm{F}): à esquerda b (cada \mathrm{HF} tem 1 F); à direita há 6 F por \mathrm{H_{2}SiF_{6}} e 1 F por \mathrm{NaF}, total
b = 6c + d.

Passo 5

Substituímos as relações simples obtidas (de Na, Si, O) em termos de a:
Pela equação de Si: c=a.
Pela equação de Na: d=2a.
Pela equação de O: e=3a.
Agora substituímos c,d,e nas equações de H e F:
Equação do H:
b = 2c + 2e = 2a + 2\cdot(3a) = 2a + 6a = 8a.
Equação do F:
b = 6c + d = 6a + 2a = 8a.
As duas dão a mesma expressão b=8a, o que é consistente — bom sinal.

Passo 6

Escolhemos o menor inteiro positivo para a que gere coeficientes inteiros mínimos: a=1. Então
a=1,\qquad b=8a=8,\qquad c=a=1,\qquad d=2a=2,\qquad e=3a=3.

Passo 7

Escrevemos a equação balanceada com esses coeficientes e verificamos contando átomos:
Equação balanceada:
\mathrm{Na_{2}SiO_{3}}+8\,\mathrm{HF}\rightarrow \mathrm{H_{2}SiF_{6}}+2\,\mathrm{NaF}+3\,\mathrm{H_{2}O}
Verificação rápida (contagem de átomos):
  • \mathrm{Na}: esquerda 2, direita 2 (dos 2 \mathrm{NaF}). OK.
  • \mathrm{Si}: esquerda 1, direita 1. OK.
  • \mathrm{O}: esquerda 3, direita 3 (das 3 \mathrm{H_{2}O}). OK.
  • \mathrm{H}: esquerda 8, direita 2 (em \mathrm{H_{2}SiF_{6}}) + 3\cdot2=6 (nas águas) total 8. OK.
  • \mathrm{F}: esquerda 8, direita 6 (em \mathrm{H_{2}SiF_{6}}) + 2 (nos 2 \mathrm{NaF}) total 8. OK.
Tudo balanceado.

Passo 8

Interpretação rápida: os coeficientes significam que 1 mol de \mathrm{Na_{2}SiO_{3}} reage com 8 mol de \mathrm{HF} para formar 1 mol de \mathrm{H_{2}SiF_{6}}, 2 mol de \mathrm{NaF} e 3 mol de \mathrm{H_{2}O}. Boa! Calma que você já domina a técnica — com prática isso vira automático.

Resposta

\mathrm{Na_{2}SiO_{3(s)}}+8\,\mathrm{HF_{(aq)}}\rightarrow \mathrm{H_{2}SiF_{6(aq)}}+2\,\mathrm{NaF_{(aq)}}+3\,\mathrm{H_{2}O_{(l)}}

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