Chapitre 7
Diagrammes d’ELLINGHAM
Un vaste domaine d’application de la thermodynamique est la recherche des
conditions optimales pour l’élaboration des métaux à partir des solides contenant l’élément correspondant à l’état oxydé (oxydes, chlorures, sulfures, carbonates,. . .). Ces processus ont été initiés voici quelques millénaires lorsque
l’homme est passé de l’âge de pierre (paléolithique puis néolithique) à celui de
l’utilisation des métaux (élaboration du cuivre et du fer).
Nous analysons dans ce chapitre l’apport de la thermodynamique à l’étude et à
l’optimisation des processus industriels, en particulier pour l’étude de la réduction
des oxydes.
1 Écriture des réactions d’oxydation
1.1 Choix d’une convention d’écriture
Pour des raisons qui apparaîtront clairement par la suite, l’étude des réactions d’oxydation par le dioxygène se fait de façon rationnelle en choisissant le même nombre
stœchiométrique pour le réactif O 2 . Celui-ci est dans l’état physique gaz et le choix
usuel est :
ν O 2 = −1.
Les réactions sont soit des oxydations de métaux en oxydes, soit des oxydations
d’oxydes en autres oxydes.
Remarque. Le choix ν O 2 = −
1
2
est parfois rencontré.
Exemples
4 Na + O 2
=
2 Na 2 O
2 Mg + O 2
=
2 MgO
3
2
Fe + O 2
=
1
2
Fe 3 O 4
Diagrammes d’ELLINGHAM
Un vaste domaine d’application de la thermodynamique est la recherche des
conditions optimales pour l’élaboration des métaux à partir des solides contenant l’élément correspondant à l’état oxydé (oxydes, chlorures, sulfures, carbonates,. . .). Ces processus ont été initiés voici quelques millénaires lorsque
l’homme est passé de l’âge de pierre (paléolithique puis néolithique) à celui de
l’utilisation des métaux (élaboration du cuivre et du fer).
Nous analysons dans ce chapitre l’apport de la thermodynamique à l’étude et à
l’optimisation des processus industriels, en particulier pour l’étude de la réduction
des oxydes.
1 Écriture des réactions d’oxydation
1.1 Choix d’une convention d’écriture
Pour des raisons qui apparaîtront clairement par la suite, l’étude des réactions d’oxydation par le dioxygène se fait de façon rationnelle en choisissant le même nombre
stœchiométrique pour le réactif O 2 . Celui-ci est dans l’état physique gaz et le choix
usuel est :
ν O 2 = −1.
Les réactions sont soit des oxydations de métaux en oxydes, soit des oxydations
d’oxydes en autres oxydes.
Remarque. Le choix ν O 2 = −
1
2
est parfois rencontré.
Exemples
4 Na + O 2
=
2 Na 2 O
2 Mg + O 2
=
2 MgO
3
2
Fe + O 2
=
1
2
Fe 3 O 4