Giản đồ Ellingham

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Bước tới: menu, tìm kiếm

Trong luyện kim, Giản đồ Ellingham được dùng để dự đoán nhiệt độ cân bằng giữa một kim loại, oxit của nó và oxi, ngoài ra, phản ứng của kim loại với lưu huỳnh, nitơ và các phi kim khác. Giản đồ này rất hữu dụng trong việc dự đoán các điều kiện mà tại đó quặng kim loại được khử thành kim loại.

Nhiệt động lực học[sửa | sửa mã nguồn]

Giản đồ Ellingham được dựa theo định luật hai nhiệt động lực học (ΔG = ΔH - TΔS) và có thể coi là một dạng đồ thị đặc biệt của nó. ΔG là biến thiên năng lượng tự do Gibbs, ΔH là biến thiên Enthalpy và ΔS là biến thiên Entropy.

Giản đồ Ellingham biểu thị biến thiên năng lượng tự do Gibbs đối với phản ứng oxi hoá chống lại nhiệt độ. Trong những biên độ nhiệt độ thông dụng, kim loại và oxit ở trạng thái đông đặc (lỏng hoặc rắn) cùng với khí oxi ở thể khí, phản ứng có thể toả nhiệt hoặc thu nhiệt, nhưng ΔG của sự oxi hoá luôn âm hơn nếu nhiệt độ cao hơn. Tại một nhiệt độ đủ cao, dấu của ΔG có thể đảo ngược (trở nên âm) và oxit có thể tự động bị khử thành kim loại.

Cũng giống như mọi dự đoán phản ứng hoá học dựa trên cơ sở năng lượng thuần tuý, phản ứng có thẻ có hoặc có thể không xảy ra ngay lập tức, nếu một hoặc nhiều hơn giai đoạn trong quá trình phản ứng có năng lượng hoạt hoá (EA) cao.

Nếu có mặt hai kim loại, kim loại có ΔG âm hơn sẽ bị oxi hoá, kim loại kia sẽ bị khử.

Tác nhân khử[sửa | sửa mã nguồn]

Ngoài ra, khi cacbon phản ứng với oxi, nó tạo thành hỗn hợp khí bao gồm cacbon dioxitcacbon mônôxít, vì vậy nhiệt động lực học của sự oxi hoá hoá này khác với kim loại: quá trình oxi hoá có ΔG âm hơn với nhiệt độ cao hơn. Nhờ đặc tính này, sự khử kim loại có thể được biêt diễn như quá trình oxi hoá khử kép ở một nhiệt độ tương đối thấp.

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]