Thermodynamik der Werkstoffe
Bei 1000 °C seien ΔG° von 4/3 Al + O₂ → 2/3 Al₂O₃ gleich −850 kJ/mol und ΔG° von 4/3 Cr + O₂ → 2/3 Cr₂O₃ gleich −530 kJ/mol (beide je 1 mol O₂). Welche Kombination aus dem ΔG° der Reaktion 2/3 Cr₂O₃ + 4/3 Al → 2/3 Al₂O₃ + 4/3 Cr und der Richtung, in der sie abläuft, ist richtig? Alle Stoffe seien rein.
- A−320 kJ/mol; sie läuft in der Richtung ab, in der Aluminium Cr₂O₃ reduziert
- B+320 kJ/mol; sie läuft entgegen der Gleichung ab, sodass Chrom Al₂O₃ reduziert
- C−1380 kJ/mol; sie läuft in der Richtung ab, in der Aluminium Cr₂O₃ reduziert
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Lösung: A. −320 kJ/mol; sie läuft in der Richtung ab, in der Aluminium Cr₂O₃ reduziert
Die gesuchte Reaktion ist die Gleichung der Al₂O₃-Bildung minus die Gleichung der Cr₂O₃-Bildung, wobei O₂ herausfällt. ΔG° = (−850) − (−530) = −320 kJ/mol ist negativ, die Reaktion läuft also in der Richtung ab, in der Aluminium Cr₂O₃ reduziert und metallisches Chrom entsteht. Das entspricht der Lage der Al₂O₃-Geraden unterhalb der Cr₂O₃-Geraden im Ellingham-Diagramm und ist das Prinzip der Herstellung von metallischem Chrom durch Aluminothermie. +320 kJ/mol entsteht, wenn in umgekehrter Reihenfolge subtrahiert und damit das Vorzeichen falsch wird; da Al₂O₃ stabiler ist, reduziert Chrom Al₂O₃ nicht. −1380 kJ/mol entsteht, wenn die beiden ΔG°-Werte addiert werden.
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