O processo de Haber para a síntese da amônia foi um grande avanço em relação à fixação de nitrogênio atmosférico. No processo de Haber, a síntese é realizada em temperatura de 400 a 500^{\circ} \mathrm{C} e pressão de 200 a 600 atm, utilizando um catalisador apropriado. A reação que ocorre é:
\mathrm{N}_{2}+3 \mathrm{H}_{2} \rightarrow 2 \mathrm{NH}_{3}
Calcule a constante de equilíbrio para esta reação, sabendo que as concentrações dos reagentes e do produto, no equilíbrio, foram medidas como sendo: \left[\mathrm{N}_{2}\right]=0,15 \mathrm{M}; \left[\mathrm{H}_{2}\right]=1 \mathrm{M}; \left[\mathrm{NH}_{3}\right]=0,15 \mathrm{M}

Passo 1

O enunciado trata da síntese de amônia pelo processo de Haber, cuja reação é
\mathrm{N}_{2} + 3\,\mathrm{H}_{2} \longrightarrow 2\,\mathrm{NH}_{3}
e fornece as concentrações em equilíbrio: \,[\mathrm{N}_{2}]=0,15\mathrm{\,M}, \,[\mathrm{H}_{2}]=1,0\mathrm{\,M} e \,[\mathrm{NH}_{3}]=0,15\mathrm{\,M}.
Queremos calcular a constante de equilíbrio K_{c} para essa reação.

Passo 2

A definição de K_{c} para a reação genérica \,aA + bB \rightleftharpoons cC + dD
é
K_{c} = \frac{[C]^{c}\,[D]^{d}}{[A]^{a}\,[B]^{b}}.
No nosso caso, a=1, b=3, c=2 e não há D. Logo,
K_{c} = \frac{[\mathrm{NH}_{3}]^{2}}{[\mathrm{N}_{2}]\,[\mathrm{H}_{2}]^{3}}.

Passo 3

Substituindo as concentrações fornecidas:
K_{c} = \frac{(0,15)^{2}}{(0,15)\,(1,0)^{3}} = \frac{0,0225}{0,15\times1} = \frac{0,0225}{0,15}.

Passo 4

Realizando a divisão:
K_{c} = 0,15.

Resposta

K_{c}=0,15.

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