Escreva as reações em água e as expressões para produtos de solubilidade das substâncias a seguir.
\mathrm{CaF}_{2}(\mathrm{~s})

Passo 1

O enunciado pede que eu escreva a reação em água (a equação de dissolução) e a expressão do produto de solubilidade da substância dada: \mathrm{CaF_{2}(s)}.
Informações relevantes: a substância é um sólido iônico que contém íons \mathrm{Ca^{2+}} e \mathrm{F^-}. Preciso apresentar a equação que mostra esses íons em solução aquosa e a expressão algébrica de K_{sp} (produto de solubilidade) correspondente.

Passo 2

Breve explicação do conceito que vamos usar (sem pressa, tipo bate-papo para fixar): quando um sal pouco solúvel como \mathrm{CaF_{2}} está em equilíbrio com sua fase aquosa, ele se dissocia parcialmente em íons. Esse equilíbrio é escrito como uma reação heterogênea sólido ⇌ íons aquosos. O produto de solubilidade K_{sp} é a constante de equilíbrio dessa reação e é dado pelo produto das concentrações molares dos íons formados, elevadas aos seus coeficientes estequiométricos. Aqui cada concentração é, na prática, a atividade aproximada pela molaridade quando a solução é diluída.

Passo 3

Escrevendo a equação de dissolução (forma molecular/uma forma direta e simples da reação em água):
\mathrm{CaF_{2}(s) \rightleftharpoons Ca^{2+}(aq) + 2\,F^{-}(aq)}
Comentário sobre a equação iônica: para sais íonicos pouco solúveis a forma acima já é a equação iônica líquida (o sólido não aparece como íon). Não há outras espécies aquosas importantes participando, então essa é a equação de equilíbrio que usamos para escrever K_{sp}.

Passo 4

Agora, montar a expressão do produto de solubilidade K_{sp}. Pelo que vimos, K_{sp} é o produto das concentrações dos íons no equilíbrio, com potências iguais aos coeficientes estequiométricos:
K_{sp} = [\mathrm{Ca^{2+}}]\;[\mathrm{F^-}]^{2}
Explicando as notações: [\mathrm{Ca^{2+}}] é a molaridade (concentração mol·L^{-1}) do íon cálcio em equilíbrio; [\mathrm{F^-}] é a molaridade do íon fluoreto em equilíbrio. O expoente 2 vem do coeficiente estequiométrico do íon \mathrm{F^-} na equação de dissolução.

Passo 5

Uma dica prática para provas (como usar essa expressão): se a solubilidade molar de \mathrm{CaF_{2}} for s mol·L^{-1} (ou seja, s mol de \mathrm{CaF_{2}} se dissolvem por litro), então ao se dissolver:
[\mathrm{Ca^{2+}}]=s,\qquad [\mathrm{F^-}]=2s.
Substituindo em K_{sp}:
K_{sp}=s\cdot(2s)^{2}=4s^{3}.
Isso é útil para calcular s a partir de um K_{sp} conhecido, ou vice-versa.

Passo 6

Observações finais rápidas e motivadoras: lembre que em soluções não diluídas é mais correto usar atividades em vez de concentrações, mas em exercícios de graduação usa-se normalmente concentrações. Você já tem tudo: a equação de dissolução, a expressão de K_{sp} e a relação prática K_{sp}=4s^{3} — com isso você resolve qualquer questão típica sobre \mathrm{CaF_{2}}. Força aí, você consegue!

Resposta

\mathrm{CaF_{2}(s) \rightleftharpoons Ca^{2+}(aq) + 2\,F^{-}(aq)}
K_{sp} = [\mathrm{Ca^{2+}}]\;[\mathrm{F^-}]^{2}

Exercícios relacionados