Línea de Energía Libre de Ellingham

\[\Delta G^{\circ}=\Delta H^{\circ}-T\Delta S^{\circ}\]

Variables

dG[ΔG°]cambio de energía libre estándar de Gibbs (J/mol)

dH[ΔH°]cambio de entalpía estándar (J/mol)

dS[ΔS°]cambio de entropía estándar (J/(mol·K))

Ttemperatura absoluta (K)

Descripción

¿Qué calcula esta fórmula?

La Línea de Energía Libre de Ellingham calcula el cambio de energía libre estándar de Gibbs de una reacción de oxidación o reducción en función de la temperatura.

Constituye la base del diagrama de Ellingham, una de las herramientas más importantes de la metalurgia extractiva y la pirometalurgia para predecir la estabilidad de los óxidos metálicos y la factibilidad de las reacciones de reducción.

Cuándo se utiliza

Se utiliza para evaluar si un óxido metálico puede ser reducido mediante carbono, monóxido de carbono, hidrógeno u otro agente reductor a una determinada temperatura.

Es ampliamente utilizada en siderurgia, fundición de cobre, producción de hierro y diseño de procesos metalúrgicos.

Ejemplo

Para una reacción:

ΔH° = -500000 J/mol

ΔS° = -120 J/(mol·K)

T = 1500 K

Fórmula:

ΔG°=ΔH°−TΔS°

Sustitución:

ΔG°=-500000-(1500×(-120))

ΔG°=-320000 J/mol

Resultado:

La reacción sigue siendo termodinámicamente favorable porque el cambio de energía libre de Gibbs es negativo.

Aplicaciones

- Construcción de diagramas de Ellingham

- Análisis de estabilidad de óxidos

- Procesos metalúrgicos de reducción

- Producción de hierro y acero

- Operaciones de fundición

- Diseño termodinámico de procesos

Nota

Esta ecuación representa un modelo termodinámico bajo condiciones estándar. Los sistemas metalúrgicos reales pueden desviarse del comportamiento ideal debido a actividades no estándar, composición de gases, efectos de presión y limitaciones cinéticas. Por ello, los diagramas de Ellingham derivados de esta relación se utilizan principalmente como herramientas de equilibrio termodinámico.