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Les diagrammes d'Ellingham

Les diagrammes d'Ellingham. Oxydo-reduction par voie sèche. But de l'industrie métallurgique : préparer des métaux à partir des oxydes métalliques, avec des réactions redox par voie sèche . Exemples d’oxydes : Na 2 O (s) Al 2 O 3(s) Fe 2 O 3(s).

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Les diagrammes d'Ellingham

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Presentation Transcript

  1. Les diagrammes d'Ellingham

  2. Oxydo-reduction par voie sèche But de l'industrie métallurgique : préparer des métaux à partir des oxydes métalliques, avec des réactions redox parvoie sèche. Exemples d’oxydes : Na2O(s) Al2O3(s) Fe2O3(s) On va utiliser les diagrammes d'Ellingham pour : ◊ savoir quels réactifs utiliser pour réduire les oxydes ◊ dans quelles conditions les utiliser Réactions de formation des oxydes : Couple MO / M

  3. Oxydo-reduction par voie sèche rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) rH° indépendant de T rC°P = 0 rS° est indépendant de T Approximation d'Ellingham rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) ≈ rH°(298) - T.rS°(298) rG°(T) = f) correspond donc à des portions de droite Ces tracés sont les diagrammes d'Ellingham 

  4. rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) = - RT.LnK°(T) Les métaux très réducteurs et les oxydes très stables sont dans le bas du diagramme

  5. ◊ pente de rG°(T) : - rS°(298) pente positive

  6. ◊ pente de rG°(T) : - rS°(298) pente négative

  7. Discontinuités de pente

  8. Discontinuités de pente TF : température de fusion de M T = TF- : couple MO(s) / M(s) T = TF+ : couple MO(s) / M(l)

  9. Discontinuités de pente Ruptures de pente autour de ◊ la température de fusion du zinc [point F] ◊ la température d'ébullition du zinc [point E]

  10. rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) = - RT.LnK°(T) • Cas où a(MO) = 1 et a(M) = 1 (M et MO en phase condensée pure) • v = k - q - r + n -  = 3 - 1 - 0 + 2 - 3 = 1 • • Si on fixe T, alors PO2(éq) est fixée • • Si on fixe T et PO2≠ PO2(éq), évolution du système jusqu'à disparition de l'une des phases (M ou MO)

  11. rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) = - RT.LnK°(T) • Cas où a(MO) = 1 et a(M) = 1 • v = 1 • Réaction totale dans le sens direct. • Evolution jusqu'à disparition de M. • Domaine de stabilité de MO. • Réaction totale dans le sens indirect. • Evolution jusqu'à disparition de MO. • Domaine de stabilité de M.

  12. rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) = - RT.LnK°(T) • Cas où a(MO) = 1 et a(M) = 1 • v = 1

  13. rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) = - RT.LnK°(T) • Cas où a(M ou MO) ≠ 1 logique avec • v = k - q - r + n -  = 3 - 1 - 0 + 2 - 2 = 2 A T fixée, si on augmente PO2 par rapport à un état d'équilibre initial, alors PMg doit baisser, afin que l'équilibre soit à nouveau atteint ( A = 0 ). On a favorisé la formation de MO(s), sans faire disparaître M(g). Plus PO2 est élevée, plus MO(s) prédomine.

  14. rG°(T) = rH°(T) - T.rS°(T) = - RT.LnK°(T) • Cas où a(M ou MO) ≠ 1 logique avec • v = k - q - r + n -  = 3 - 1 - 0 + 2 - 2 = 2

  15. Corrosion d’un métal • Cas où a(MO) = 1 et a(M) = 1 (M et MO en phase condensée pure) Un métal est dit corrodé si il est oxydé par O2(g) PO2(éq) est appelée la pression de corrosion, notée ici PC ◊ T = TC : corrosion si PO2 > PC ◊ PO2 = PC : corrosion si T < TC

  16. But : obtention de Si

  17. CO2 / CO CO / C CO2 / C CO2 / C CO2 / CO CO / C

  18. CO2 / CO CO / C CO2 / C CO2 / C CO2 / CO CO / C CO instable

  19. CO2 / CO CO2 / C CO2 / C CO / C

  20. CO2 / CO CO2 / C CO2 / C CO / C C le plus réducteur

  21. CO2 / CO CO2 / C CO / C

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