Capítulo 0: Diagramas de Ellingham

1. Capítulo 0:Diagramas de Ellingham

2. 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

4. 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)

5. 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

6. YO2 y X estables Y y XO estables

7. 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

8. Reducción de óxidos con otro elemento

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

10. ¡OJO! T (ºC)