Ellingham: Thermochemistry

Ellingham disegna il diagramma che conoscete dal vostro corso di termodinamica, con la differenza che ogni linea viene calcolata sul vostro dispositivo utilizzando i coefficienti di Shomate NIST-JANAF, anziché essere ricavata da una figura di un libro di testo. Toccando una linea, è possibile leggere la sua energia libera standard di formazione a qualsiasi temperatura, con l'equazione che l'ha generata e la fonte da cui proviene. Toccandone una seconda, l'app individua il punto di intersezione tra le due linee e indica quale elemento riduce l'ossido dell'altro al di sopra di quel punto.

Creata per studenti di metallurgia, metallurgisti di processo e chiunque si sia mai trovato a dover giustificare un valore numerico a qualcuno che ne chiedeva la provenienza.

Ogni valore numerico mostra il calcolo:

L'equazione, formattata correttamente

La citazione completa, fino all'identificativo NIST WebBook per ogni specie

L'intervallo di temperatura effettivamente coperto dai dati sottostanti

Un avviso quando si richiede una temperatura non compresa in tale intervallo

Quest'ultimo punto è fondamentale. Se si chiede l'ossidazione del magnesio a 1200 °C, l'app non risponde. I dati tabulati del NIST per il magnesio si fermano a 1093 °C, quindi la reazione viene omessa, con il magnesio indicato come specie limitante. Nel diagramma è visibile la stessa regola: una linea si interrompe dove si fermano i dati, invece di essere estesa in un territorio non misurato. Un valore omesso è onesto. Un valore estrapolato silenziosamente non lo è.

Il diagramma interattivo mostra dodici reazioni su ventuno specie, tutte normalizzate a una mole di O2 in modo che le linee siano direttamente confrontabili. Poiché i coefficienti per segmento del NIST vengono forniti così come pubblicati, le variazioni di pendenza rilevanti emergono automaticamente dai dati: la discontinuità al punto di Curie del ferro, le discontinuità alla fusione e all'ebollizione. Nulla viene levigato e nulla viene disegnato a mano.

Quattro grandezze, a qualsiasi temperatura:

dH, entalpia standard di reazione

dS, entropia standard di reazione

dG, energia libera di Gibbs standard, come dH meno T dS

K, la costante di equilibrio, ricavata da dG e dalla relazione di van't Hoff

Chi riduce chi? Scegli due reazioni e l'app calcola la temperatura di incrocio tramite bisezione nell'intervallo condiviso dalle due reazioni, quindi esprime il risultato come lo pronunceresti a voce alta. Il carbonio riduce FeO al di sopra di 771 °C. Al di sotto di tale temperatura non lo riduce. Sono presenti entrambe le classiche linee del carbonio: la linea ascendente C a CO2 e la linea discendente C a CO che rende possibile la riduzione carbotermica.

Scopri, se il diagramma è nuovo per te, un'introduzione in sette sezioni: cos'è un diagramma di Ellingham, perché le linee salgono e perché la linea del carbonio scende, le quattro grandezze calcolate dall'app, come interpretare chi riduce chi, da dove provengono i numeri, un glossario e ulteriori approfondimenti. Leggila una volta e il diagramma smetterà di essere un muro di linee.

Riferimento sempre a portata di mano

Ogni equazione calcolata dall'app, formattata con la relativa citazione

Tutte le ventuno specie con i relativi intervalli di temperatura e identificativi WebBook

Sempre in Kelvin o Celsius, mai con precisione eccessiva

Progettata per garantire la privacy

Nessun account, nessuna registrazione

Nessuna pubblicità, nessun tracciamento, nessuna analisi, nessuna raccolta dati

Nessun permesso di accesso a Internet. L'app non può effettuare chiamate di rete, nemmeno accidentalmente.

Funziona in laboratorio, in aula o in aereo

Informazioni sui dati: i valori termochimici provengono dalle tabelle termochimiche NIST-JANAF (Chase 1998) tramite il NIST Chemistry WebBook, un'opera del governo degli Stati Uniti e quindi di pubblico dominio. La grafite è l'unica eccezione, in quanto i valori corrispondono alle capacità termiche tabulate del NIST perché il WebBook la elenca come una tabella Cp anziché come coefficienti di Shomate; l'app lo specifica e la corrispondenza viene verificata rispetto alle classiche curve del carbonio. Il NIST non è affiliato a questa app e non la approva.

Nota bene: Ellingham fornisce stime di screening standard per l'istruzione e l'orientamento. Queste stime presuppongono fasi pure condensate ad attività unitaria e 1 bar, e ignorano il comportamento della soluzione, pertanto non sono risultati corretti per l'attività e non costituiscono una specifica. Verificare i dati applicabili prima di fare affidamento su un valore numerico.