PROBLEMA DIAGRAMA ELLINGHAM
Con los datos termodinámicas que se indican dibujar los diagrama de Ellingham correspondientes y determinar para que Tº s. En grados Cº es posible obtener c/u de los metales Ag y Cd, en condiciones estándar a partir de sus correspondientes óidos por cada uno de los siguientes m!todos. A" #escomposición t!rmica $" %educ %educci ción ón con con & ' ' C" %educ %educci ción ón con con C #" %educc %educción ión con con otro otro meta metal l (uponer que el incremento de )(º y )&º no *ar+a con la Tº, y que no hay cambios de estado en el inter*alo de temperatura de trabajo. Escribir y ajustar todas las reacciones posibles a realiar. #atos termodinámicos indicados #a #atos Ag' s" Cds" C'" & ' ' g" )&01 23 23/mol 456 4'77 4589 4'9' )(01 3/ 3 /mo 4:: 488 5 49 7 SOLUCIÓN 0
∆ S f
j/mol". ;orque el incremento de entrop+a siempre suele ser un poquito más peque
para que est!n un poquito poquito ajustadas nuestras nuestras unidades. Entonces la reacción de obtención de cada uno de estos óidos. =ota- el incremento incremento de )>º tiene que ser por mol de oigeno esto es como un con* con*enio, enio, no podemos aumentar el igeno porque Balanceando romper+amos la Estequiometr+a. →
4Ag + O2 →2Ag2O 2Cd + O2 →2CdO C + O2 → CO2 2H2 + O2 →2H2O
Ag ? ' ⇒ Ag ' ' Cd ? ' ⇒ Cd C ? ' ⇒ C' & ' ' ? ? ' ⇒ & ' '
@;orque &' ;orque en la naturalea por cuestiones o raones de 1ueras intermoleculares el & ' ' se presenta en su 1orma diatómica.
∆G
Ahora para calcular la
0
4Ag + O2 →2Ag2O
→
2Cd + O2 →2 →2CdO
→
C + O2 → CO2 2H2 + O2 →2H2O → ∆G ∆G ∆G
0
0
0
∆G
(
)
)(
(
−3
= −62 + T 132 10
)(
(
)
(
(
)
( )(
−3
−3
= −394 −T 3 10 0
(
)
(
)(
∆G
∆G
0
0
=
∆G 0
=
=
0
)
)
0
0
= ∆ H −T
∆S
0
(2 ) (−31 )−T ( 2 ) (−66 )
(2 ) (−255 )−T ( (2 ) (−99 ) (
)
( )
= −394 −T 3
(2 ) (−242 )−T ( 2 ) (−45 ) ∆G
→
)
−3
= −484 + T 90 10
∆G
→
)
= −510 + T 198 10
∆G
aplicamos la fórmula
→
∆G
→
∆G
→
Nota: Al multiplicar cambia los signos y se multiplica por
0
0
∆G
( 10 )
0
(
62 ) + 0,132 T
= −
(
510 ) + 0,198 T
(
394 )−0,003 T
= −
= −
0
(
= −
484 ) + 0,09 T
−3
por que tenemos que trans1ormar
de 3ulios a 23. ni*elar las unidades. Es importante gra1icar el #.E. porque a partir de !l *amos a poder *isualiar inmediatamente si se pueden obtener ciertos óidos por reducción de otros a partir de otros o no y a partir de que Tº. Traamos el diagrama ubicando las Tºs de B '7BB
=os ubicamos en cero, y *an a ser " porque si nos 1ijamos todos los *alores son negati*os entonces los puntos que *amos obtener *an a ser negati*os. Das ecuaciones *an a ser rectas porque el problema dice considérese que los incrementos de entalpía y entropía estándar no varían con la Tº esto significa que las variaciones de la energías libres de Gibbs van a ser rectas. Entonces con cada una de las rectas damos un *alor a la T
l valor más !"# es $%&'( y va ser la recta de formación del o)ido de *admio. +ara T,' ΔG ° =510 +ara T , -%'' ΔG °=−510 + 0,198 T ΔG ° =−510 + 495
ΔG ° =−15
l valor más !"# es " /( va ser la recta de formación del agua. 0tro mas !$# es ΔG ° =−484 + 0.09 T +ara T ,' ΔG ° =−484 +ara T, -%''
ΔG ° =− 484 + 0,09
( 2500 )
ΔG ° =−259
l valor más !"# es " 12( va ser la recta de formación *0 - .
ΔG ° =−394 −0.003 T
+ara T , ' ΔG ° =−394 ΔG ° =−394 −0,003
( 2500 )
ΔG ° =−394 −7,5
ΔG ° =−401,5
l valor más !"# es " 3-( va ser la recta de formación del o)ido de plata. ΔG °=−62 + 0.132 T ΔG ° =−62 + 0,132
( 2500 )
ΔG ° =−62 + 330
ΔG ° =268
Apartir del gra1ico trasado se puede *isualiar si se pueden obtener ciertos oidos por reduccion de otros a partir de otros o no. a partir de que T0. *an a ser " porque todos los *alores son " y son rectas porque se supone
ΔS ° y ΔH °
inter*alo de T0 entonces la
ΔG °
no *aria con la T0 y que no hay cambios de estado en un *an a ser rectas. El *alor mas " F 476BG si T0F B
ΔG °=−510 + 0,198 ( 0 )=−510 Conclusiones
a" Da descomposicion termica es
espontanea para
ΔG ° =+ → si ΔG ° > 0
es espontanea. En la
1ormacion de Ag ' hay un punto en el cual es mayor que BG lo mismo para el Cd. (iempre que ΔG ° =+¿ la 1ormacion del metal *a ser epontaneo a partir de sus oidos. Calculamos cual es ese punto. ;ara *er a partir de que T0 es ?"G Ag ' G 0 ∆ G = (−62 ) + 0,132 T 0 =−62 +0,132 T
T =
62 0,132
=
469,7 ° K −273.15=196,55 ° C
Da Ag se obtiene por descomposicion termica si la T H 68I0C a esta temperatura la Ag se descopone ella sola. ;ara el Cd. B F 476B ? B,68JT T F '7I7,J02 'I5,67 F '5B',:0C a una temperatura H '5B50C. b# 4educcion con 5 - Kn elemento puede reducir a otro si en el #.E esta por debajo. Ej. Todos pueden reducir el Ag ' a cualquier T0 por que estan por debajo. Ejm. El Co ' no puede reducir al Cd, en el inter*alo 6" si lo reduce al inter*alo '" En el caso de Ag y Cd reduccion con & ' en la recta del & ' se 1orma el & ' el Ag se reduce con & ' a T0 normal altas . etc. •
