Diagramas de ellingham

DIAGRAMAS DE ELLINGHAM

Hay tres empleos principales del diagrama de Ellingham:

1. Determinar la facilidad relativa de reducir un dado óxido metálico a metal
2. Determinar la presión parcial de oxígeno que está en el equilibrio con un óxido metálico en una dada temperatura
3. Determinar la proporción de monóxido de carbono al dióxido de carbono que será capaz de reducir el óxido ametal en una temperatura dada.

La posición de la línea para una reacción dada sobre el diagrama de Ellingham muestra la estabilidad del óxido como una función de temperatura. Las reacciones más cerca a la cima del diagrama son los metales "nobles" (por ejemplo, el oro y el platino), y sus óxidos son inestables y fácilmente reducidos. Como bajamos hacia el inferior del diagrama, los metales sehacen cada vez más reactivo y sus óxidos se hacen más difíciles de reducir.

La escala sobre el lado derecho del diagrama "Po2" es usado determinar la presión parcial de oxígeno que estará en el equilibrio con el óxido metálico y metal en una temperatura dada.

La importancia de esto es que, si el oxígeno la presión parcial es más alta que el valor de equilibrio, el metal será oxidado, y sies inferior que el valor de equilibrio entonces el óxido será reducido.

Ellingham graficó las relaciones [pic] determinadas experimentalmente para la oxidación y sulfuración de una serie de metales y encontró que estas en forma general se aproximaban a rectas en un rango de temperaturas en el cual no se producían cambios de estado. La relación puede expresarse por medio de una ecuación simplecomo:
[pic]
[pic]
La figura es el diagrama de Ellingham para la reacción de oxidación
[pic]
Y en ella [pic]es la intersección de la línea con el eje[pic]es la pendiente de la línea
Cambiada de signo. Como[pic] una cantidad negativa la línea tiene pendiente positiva. A la
Temperatura de 462K el[pic]de la reacción es cero, o sea que a esa temperatura Ag sólida puray oxígeno gas a 1 atm estánen equilibrio óxido de Ag puro y pO2.
A [pic]para la reacción es (-) y el óxido es más estable, a[pic]para la oxidación es (+) y por lo tanto son más estables la Ag y el oxígeno.
[pic]

Para la reacción de oxidación [pic]
[pic]
y generalmente en el rango de temperatura en el cual [pic]son sólidos,[pic] es
Considerablemente mayor que los otros dos, por lo tanto
[pic]
Esto indica que loscambios en la entropía estándar para reacciones de oxidación que
Involucran fases sólida son similares y como las pendientes de los diagramas de Ellingham son [pic] las líneas son más o menos paralelas unas a otras. [pic]a cualquier temperatura es la suma de las contribuciones de la entalpía[pic]( la cual si[pic]es independiente de la temperatura) y de la entropía[pic]( la cual si[pic]eslinealmente dependiente de la temperatura. Las dos contribuciones se grafican el la figura:
[pic]
Fig. Ilustración del efecto de la magnitud de [pic] sobre relaciones [pic]" para las reacciones del tipo 2M(s)+O(g)=2MO(s)

Para la oxidación del Co:[pic]
Para la oxidación del Mn:[pic]
Los valores de[pic]son prácticamente iguales, por lo tanto las estabilidades relativas de los óxidos dependerán de losvalores de[pic] mientras más negativos sean estos valores más estables serán los óxidos.
Como:
[pic]
luego: [pic]

esto indica que[pic]aumenta exponencialmente con la temperatura y decrece a medida[pic]se hace más negativa.

Consideremos dos reacciones de oxidación:

[pic]

Fig. Cruce de líneas Ellingham para dos reacciones de oxidaciones hipotéticas.
[pic]

En la figura se puedeapreciar que[pic]es más negativa que[pic]y que
[pic] Es más negativa que[pic]
Restando las dos reacciones tenemos:
Y + 2XO = 2X + YO2
Reacción para la cual la variación de[pic]con T se muestra en la figura
[pic]
Fig. [pic] Variación de Y+2XO=2X+YO2 de la figura anterior.

Por debajo de TE X y YO2 son estables con respecto a Y y XO y por encima de TE es a la
inversa.

Las unidades...