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
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
#2:Refractarios ácidos.-
Contienen cantidades importantes de SiO2 que reacciona con refractarios básicos a T
p.e. refractarios basados en SiO2, en Al2O3 y en arcillas
· Refractarios básicos.-
Refractarios que reacciona con refractarios ácidos a T
p.e. MgO, dolomita (CaCO3.MgCO3) y cromita
· Refractarios neutros.-
Refractarios que no reacciona con refractarios ácidos ni con básicos a T
p.e. Carbón y mullita,
· Refractarios especiales.-
Incluye materiales Refractarios de alto coste: ZrO2, SiC, Si3N4,..
#7:Refractarios ácidos.-
Contienen cantidades importantes de SiO2 que reacciona con refractarios básicos a T
p.e. refractarios basados en SiO2, en Al2O3 y en arcillas
· Refractarios básicos.-
Refractarios que reacciona con refractarios ácidos a T
p.e. MgO, dolomita (CaCO3.MgCO3) y cromita
· Refractarios neutros.-
Refractarios que no reacciona con refractarios ácidos ni con básicos a T
p.e. Carbón y mullita,
· Refractarios especiales.-
Incluye materiales Refractarios de alto coste: ZrO2, SiC, Si3N4,..
