Capítulo 0:: Diagramas de Ellingham

Capítulo 0: Diagramas de Ellingham

Introducción 

Metales en la Naturaleza Óxidos o minerales transformables en óxidos.

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Método general de obtención de metales Reducción de óxidos.

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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

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M(s) + O2(g)  MO2 (s)

 ΔGo

/mol O2

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2 M(s) + O2 (g)  2 MO (s)

 ΔGo

/mol O2

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

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

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

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

Reducción de óxidos por descomposición térmica 

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Temperatura de equilibrio  Corte de la recta de la reacción de formación del óxido ( ΔGo vs T) con la línea  ΔGo=0 Para TTequilibrio   ΔGo>0  Descomposición del óxido ¡OJO! Sólo aplicable a óxidos de metales nobles (menos activos)

Reducción de óxidos con otro elemento 

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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

 YO2 y X estables

 Y y XO estables

Reducción de óxidos con otro elemento   

Carbono como reductor de óxidos metálicos Reacciones 2 C (s) + O 2 (g)  2 CO (g) 

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C (s) + O 2 (g)  CO2 (g) 

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No cambia el nº moléculas gaseosas, no hay cambio de entropía (pendiente casi nula).

2CO (g) + O2 (g)  2 CO2 (g) 

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

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

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

Boudouard)

¡OJO! T (ºC)