Reazione di ossidazione di un generico metallo
MeO (s)->Me (s)+ 1/2 O2 (g)
A temperatura ambiente, questa reazione non è spontanea in quanto Gprodotti>Greagenti
Diventa spontanea all'aumento della temperatura.
Valutando il DeltaG al variare della T, in scala logaritmica, si ottengono i diagrammi di Ellingham.
In questi diagrammi, la legge è lineare, ma i coefficienti sono diversi in funzione dell'ossido a cui sono riferite.
Quando due linee si intersecano, il punto è detto Te=temperatura di equilibrio
Prima di Te, l'ossido 1 non si riduce (G1<G2) mentre l'ossidazione del metallo 1 avviene per temperatura superiori a Te (G1>G2)
Ma alcuni ossidi hanno una temperatura di dissociazione elevata, impossibile da raggiungere con i nostri livelli tecnologici-> posso ottenere una diminuzione della temperatura d'inversione mediante riscaldamento e applicando vuoto -> tale procedimento è molto costoso.
- Si preferisce utilizzare agenti riduttori ->utilizzo un elemento che si lega in maniera più stabile con l'ossigeno rispetto al metallo da lavorare -> prevalentemente si usa il Carbonio
Carbonio
- Economico ed di agevole approvvigionamento
- In un certo intervallo di temperature ha variazione di energia libera di formazione minore rispetto all'ossido del metallo puro desiderato.
- scarsa tendenza a reagire con il metallo puro desiderato.
- Ossidi carbonio:
- CO2 -> non tossico // C(s) + O2(g) -> CO2(g) ->DeltaG =0
- CO -> tossico // 2C(s)+O2(g) ->2CO(g) -> DeltaG <0
T<Te ->il C non riduce l'ossido, che è forma stabile a quelle T
T>Te-> C tende a ridurre l'ossido e a formare metallo puroDue problemi:
1- Alcune Te possono essere superiori ai 2000k, limite tecnologico
2- Cinetica delle reazioni di riduzione -> ad alte T il metallo puro potrebbe ossidarsi senza particolari precauzioni
- Nel diagramma di Ellingham, visto che dDeltaG/dT=-dS allora la pendenza delle linee è pari all'entropia molare cambiata di segno ->pendenza negativa se entropia sale (carbonio) e pendenza positiva se entropia scende.
Se ad una certa temperatura l'ossido XO ha curva inferiore a YO, allora X riduce YO a quella T.Cu interseca riduzione CO a 100° -> il rame è il metallo con Te più bassa.
Fe invece necessita di raggiungere temperature teoriche di 1000°C -> utilizzo forni particolari -> Altoforni-