DIAGRAMAS DE ELLINGHAM | Química Inorgánica

Summary

En este video, el profesor explica de manera detallada los diagramas de Lingham, utilizados principalmente en metalurgia y la ingeniería química. Los diagramas representan la energía libre de una reacción en función de la temperatura, mostrando cómo varían la entalpía y la entropía. A través de ejemplos prácticos como la oxidación de metales y reacciones con carbono, se profundiza en cómo se pueden usar estos diagramas para predecir la espontaneidad de reacciones y para obtener metales, como el níquel, a partir de sus óxidos. El video también ilustra cómo manipular la temperatura para reducir selectivamente óxidos de diferentes metales.

Takeaways

• 😀 Los diagramas de Lingham se utilizan principalmente en metalurgia y representan la energía libre de Gibbs de una reacción en función de la temperatura.
• 😀 La fórmula para calcular la energía libre de Gibbs es G = H - T ΔS, donde H es la entalpía, T es la temperatura y ΔS es la entropía.
• 😀 En los diagramas de Lingham, se observan líneas rectas que muestran cómo varía la energía libre de Gibbs con la temperatura para distintas reacciones.
• 😀 Los diagramas muestran cómo la entalpía y la entropía varían con la temperatura, lo que afecta la energía libre de Gibbs y la espontaneidad de las reacciones.
• 😀 Los diagramas de Lingham a menudo muestran reacciones de metales con oxígeno para formar óxidos metálicos, que tienen una tendencia positiva en la energía libre de Gibbs.
• 😀 La variación en la entropía de una reacción afecta la pendiente de la línea en el diagrama, siendo positiva cuando hay aumento de desorden (más entropía) y negativa cuando hay reducción de desorden.
• 😀 Un ejemplo clave de reacción es la oxidación del carbono, donde la variación de la entropía es casi nula, resultando en una energía libre de Gibbs constante.
• 😀 El diagrama de Lingham permite predecir reacciones espontáneas al comparar las energías libres de Gibbs de las reacciones a diferentes temperaturas.
• 😀 Para reducir un metal de su óxido, se debe usar un metal más abajo en el diagrama de Lingham, lo que indica que será más fácil reducirlo a temperaturas más bajas.
• 😀 La reducción selectiva de metales con carbono se puede controlar ajustando la temperatura, lo que permite seleccionar qué óxidos reducir a metales específicos dependiendo de la posición de las líneas en el diagrama.

Q & A

¿Qué son los diagramas de Lingham y cómo se utilizan?

Los diagramas de Lingham son representaciones gráficas que muestran la variación de la energía libre de una reacción química en función de la temperatura. Se utilizan principalmente en metalurgia y ingeniería química, y permiten visualizar la relación entre la entalpía, la entropía y la energía libre de Gibbs en las reacciones químicas.

¿Qué representa el eje Y y el eje X en un diagrama de Lingham?

En un diagrama de Lingham, el eje Y representa la variación de la energía libre de Gibbs de la reacción, mientras que el eje X representa la temperatura. Esto permite observar cómo cambia la energía libre a medida que varía la temperatura en la reacción.

¿Cómo se define la energía libre de Gibbs?

La energía libre de Gibbs se define como la diferencia entre la entalpía y el producto de la temperatura por la entropía, es decir, G = H - T * S. Esta función es crucial para determinar la espontaneidad de una reacción química.

¿Qué ocurre con el diagrama de Lingham cuando la variación de entropía es cero?

Cuando la variación de entropía es cero, la energía libre de Gibbs no varía con la temperatura. Esto se refleja en una línea horizontal en el diagrama de Lingham, indicando que la reacción no se ve afectada por el cambio de temperatura.

¿Cómo influye la entropía negativa en el diagrama de Lingham?

Cuando la entropía es negativa, significa que la reacción está perdiendo desorden, lo que provoca que la energía libre de Gibbs aumente con la temperatura. Esto se representa en el diagrama como una línea ascendente.

¿Qué sucede cuando la entropía es positiva en un diagrama de Lingham?

Si la entropía es positiva, la reacción está ganando desorden, lo que provoca que la energía libre de Gibbs disminuya a medida que aumenta la temperatura. En el diagrama, esto se representa como una línea descendente.

¿Por qué los diagramas de Lingham son útiles en metalurgia?

Los diagramas de Lingham son fundamentales en metalurgia porque permiten predecir las condiciones bajo las cuales un metal puede ser oxidado o reducido. Esto es clave para procesos industriales como la obtención de metales a partir de sus óxidos mediante reducción.

¿Cómo se puede utilizar un diagrama de Lingham para reducir un metal a partir de su óxido?

Para reducir un metal a partir de su óxido, se puede observar la posición de la línea del metal en el diagrama de Lingham. Si un metal está más abajo que otro en el diagrama, se puede utilizar como agente reductor a temperatura adecuada para obtener el metal deseado.

¿Qué implica que la línea de un metal en un diagrama de Lingham esté más abajo que la de otro metal?

Cuando la línea de un metal está más abajo que la de otro metal en un diagrama de Lingham, significa que el metal inferior es más fácilmente reducible. Por lo tanto, puede usarse para reducir el óxido del metal que se encuentra en una posición más alta.

¿Cómo se puede usar el carbono como agente reductor en los diagramas de Lingham?

El carbono se utiliza como agente reductor en los diagramas de Lingham porque, a ciertas temperaturas, su línea cruza las de otros metales, lo que indica que puede reducir los óxidos de esos metales. A través de esta información, se puede elegir la temperatura adecuada para la reducción selectiva de óxidos.