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, ΔG o, correspondiente a la transformación de un mol de oxígeno  M(s) + O 2 (g)  MO 2 (s) ΔG o /mol O 2  2 M(s) + O 2 (g)  2 MO (s) ΔG o /mol O 2  Reacciones exotérmicas (ΔH o < 0) y disminuye el desorden (ΔS o < 0).  Si se consideran ΔH o y ΔS o constantes  rectas, de pendientes positivas.  Pendiente positiva  Al  T, el óxido es menos estable  ΔG o menos negativo Representaciones de ΔG o en función de T (ΔG o = ΔH o - T ΔS o )  Diagramas de Ellingham. Introducción

Reducción de óxidos por descomposición térmica Temperatura de equilibrio  Corte de la recta de la reacción de formación del óxido (ΔG o vs T) con la línea ΔG o =0 Para T<Tequilibrio  ΔG o <0  Formación del óxido Para T>Tequilibrio  ΔG o >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 ΔG o 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 estables YO 2 y X estables

Carbono como reductor de óxidos metálicos Reacciones 2 C (s) + O 2 (g)  2 CO (g)  Aumento del nº moléculas gaseosas, aumenta la entropía (la pendiente negativa). C (s) + O 2 (g)  CO 2 (g)  No cambia el nº moléculas gaseosas, no hay cambio de entropía (pendiente casi nula). 2CO (g) + O 2 (g)  2 CO 2 (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 CO 2 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)