Diagrama

DIAGRAMA DE ELLINGHAM.
APLICACIONES

Comportamiento de materiales

Índice de contenidos

-1. Introducción página 3

-2. Fundamento termodinámico
del diagrama de Ellingham página 6

-3. Interpretación del diagrama de Ellinghampágina 7

-4. Desventajas de los diagramas de Ellingham página 14

-5. Ejemplos de diagramas de Ellingham
para diversos compuestos página 15

-6. Aplicaciones del diagrama de Ellingham página 18

-7. Diagrama de Richardsonpágina 18

-8. Bibliografía página 20

1. Introducción

El diagrama de Ellingham es una gráfica donde se representa la energía libre en condiciones estándar asociada a las reacciones de oxidación y de sulfuración de metales respecto a la temperatura.

Ante la necesidad de facilitar la consulta dedatos termodinámicos referentes a energías libres de formación en distintas condiciones y para un gran número de metales, Ellingham, en 1944 , publicó una recopilación de estos datos en forma de gráfico (Ellingham, H. J. T. : “Reducibility of oxides and sulfides in metallurgical processes”. J. Soc. Chem. Ind., 1944, 63:125). En la figura 1 se incluye el diagrama original publicado para la formaciónde distintos óxidos metálicos a través de reacciones del tipo:
Me(s) + O2(g) → MeO2(S) (1)

que tienen en común el estar trazadas, en todos los casos, considerando un mol de oxígeno en el primer miembro de la reacción anterior. Lo que se pretendía era disponer, en un espacio reducido, de una amplia y muy valiosa informacióntermodinámica que permitiera poder determinar, entre muchas reacciones posibles, la más favorable.

Este autor encontró que a pesar de la influencia de la temperatura en la energía libre de Gibbs, se podía establecer una relación lineal entre ΔGº y T a través de una expresión del tipo:
[pic] [1]

en donde A se puedeasociar a la variación de entalpía en condiciones estándar, ΔHº, y B a la variación de entropía en condiciones estándar cambiada de signo, -ΔSº. Es decir, las líneas tienen una ordenada en el origen igual a la variación de entalpía y una pendiente igual a la variación de entropía, pero de signo contrario:

[pic] [2]

Losdiagramas originales incorporaban una escala en ordenadas donde se indicaba, para cada temperatura y para cada reacción de oxidación de un determinado metal, el correspondiente incremento de energía libre en condiciones estándar.

Adicionalmente, incluían, también, una escala de potenciales de descomposición reversibles relacionados con las mismas reacciones de oxidación. Así, se puedellegar fácilmente a:
[pic] [3]

donde: ΔGº es la energía libre de Gibbs en condiciones estándar
n es el número de electrones que toman parte en la reacción
F es la constante de Faraday, que equivale a 96.485,3 C mol-1
Eº es el potencial normal de descomposicióncorrespondiente a cada una de las reacciones consideradas.

Por último, los diagramas de Ellingham originales también incluían unas líneas en su parte inferior correspondientes a las correcciones de presión que hay que introducir cuando se consideran condiciones fuera de las estándar. Estas líneas se calculan a partir de la isoterma de Van´t Hoff , que nos permite conocer...