Capítulo 0:Diagramas de Ellingham

Metales en la Naturaleza Óxidos o minerales transformables en óxidos.

Método general de obtención de metales Reducción de óxidos.

Variación de la energía libre de formación del óxido Posibilidad de reducción de los óxidos metálicos por descomposición térmica y mediante otro elemento

¡OJO! Se considera la variación de energía libre, ΔGo, correspondiente a la transformación de un mol de oxígeno

M(s) + O2(g) MO2 (s) ΔGo /mol O2

2 M(s) + O2 (g) 2 MO (s) ΔGo /mol O2

Reacciones exotérmicas (ΔHo < 0) y disminuye el desorden (ΔSo < 0).

Si se consideran ΔHo y ΔSo constantes rectas, de pendientes positivas.

Pendiente positiva Al T, el óxido es menos estable ΔGo menos negativo

Representaciones de ΔGo en función de T (ΔGo = ΔHo - T ΔSo ) Diagramas de Ellingham.

Introducción

Reducción de óxidos por descomposición térmica Temperatura de equilibrio Corte

de la recta de la reacción de formación del óxido (ΔGo vs T) con la línea ΔGo=0

Para T<Tequilibrio ΔGo<0 Formación del óxido

Para T>Tequilibrio ΔGo>0 Descomposición del óxido

¡OJO! Sólo aplicable a óxidos de metales nobles (menos activos)

Reducción de óxidos con otro elemento Se restan dos reacciones de

formación de óxidos

Cuando la diferencia de ΔGo sea negativa Reducción espontánea del óxido por otro elemento

Proceso en el que el reductor es aluminio Aluminotermia

Un elemento reduce al óxido de otro cuya recta quede por encima de la del reductor en el diagrama de Ellingham.

Y + 2XO = 2X + YO2

Y y XO establesYO2 y X estables

Carbono como reductor de óxidos metálicos Reacciones 2 C (s) + O2 (g) 2 CO (g)

Aumento del nº moléculas gaseosas, aumenta la entropía (la pendiente negativa).

C (s) + O2 (g) CO2 (g) No cambia el nº moléculas gaseosas, no hay cambio de entropía (pendiente casi nula).

2CO (g) + O2 (g) 2 CO2 (g) Disminución del nº moléculas gaseosas, disminuye la entropía, (pendiente positiva).

Diagrama de Ellingham Punto de corte de las tres reacciones (978 K) T<983 K Formación de CO2 favorecida por la tercera reacción CO como reductor a baja T T>983 K Formación de CO favorecida por la primera reacción C como reductor a alta T

Reducción de óxidos con otro elemento

Reducción de óxidos con otro elemento

Ejemplo: Proceso siderúrgicoReducción de óxidos de hierro con carbón de coque en los altos hornos.

Boudouard)

¡OJO! T (ºC)