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CHAP. 7 – DIAGRAMMES D’ELLINGHAM
Espèces chimiques (solide)
Fe
FeO
Fe 3 O 4
Fe 2 O 3 O 2 (g)
Δ f H ◦ / kJ·mol −1
−266, 4 −1119 −824, 6
S ◦
m / J·K −1 ·mol −1
27,3
57,5
146,5
87,4
205,2
Considérons les quatre réactions d’oxydation :
2 Fe (s) + O 2 (g)
=
2 FeO (s)
(réaction (1’))
6 FeO (s) + O 2 (g)
=
2 Fe 3 O 4 (s) (réaction (2’))
3
2 Fe (s) + O 2 (g)
=
1
2 Fe 3 O 4 (s) (réaction (3’))
4 Fe 3 O 4 (s) + O 2 (g)
=
6 Fe 2 O 3 (s) (réaction (4’)).
Le dioxygène est gazeux et tous les autres participants sont solides (la température
est inférieure à la température de fusion du fer).
Étude de la réaction (1’)
Δ r H
◦
(1
) = 2Δ f H
◦
(FeO) = −532,8 kJ·mol
−1
Δ r S
◦
(1
) = 2S
◦
m (FeO) − 2S
◦
m (Fe) − S
◦
m (O 2 (g))
Δ r S
◦
(1
) = 2(57, 5 − 27, 3) − 205, 2 = −144,8 J·K
−1
·mol
−1
.
L’expression linéarisée de l’enthalpie libre standard de la réaction (1’) est donc :
Δ r G
◦
(1
) = − 532, 8 + 0, 1448.T / kJ·mol
−1
.
Étude de la réaction (2’)
Δ r H
◦
(2
) = 2Δ f H
◦
(Fe 3 O 4 ) − 6Δ f H
◦
(FeO) = −639,6 kJ·mol
−1
Δ r S
◦
(2
) = 2S
◦
m (Fe 3 O 4 ) − 6S
◦
m (FeO) − S
◦
m (O 2 (g))
Δ r S
◦
(2
) = 2.146, 5 − 6.57, 5 − 205, 2 = −257,2 J·K
−1
·mol
−1
.
L’expression linéarisée de l’enthalpie libre standard de la réaction (2’) est donc :
Δ r G
◦
(2
) = − 639, 6 + 0, 2572.T / kJ·mol
−1
.
Étude de la réaction (3’)
Δ r H
◦
(3
) =
1
2
Δ f H
◦
(Fe 3 O 4 ) = −559,5 kJ·mol
−1
Δ r S
◦
(3
) =
1
2
S
◦
m (Fe 3 O 4 ) −
3
2
S
◦
m (Fe) − S
◦
m (O 2 (g))