Este documento presenta los diagramas de Ellingham, que muestran la variación de la energía libre de Gibbs con la temperatura para reacciones de formación de óxidos metálicos. Explica que los diagramas permiten determinar la espontaneidad y temperatura de equilibrio de las reacciones de reducción de óxidos, ya sea por descomposición térmica o mediante la acción de un elemento reductor como el carbono o el aluminio. Finalmente, se utiliza el diagrama de Ellingham para analizar las reacciones que tienen lugar en el proceso siderú

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. Y y XO estables
YO2 y X
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)