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재료 열역학

엘링엄 도표에서 탄소의 반응 2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)의 직선에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?

  1. AC + O₂ → CO₂와 마찬가지로 ΔS°가 거의 0이므로 수평이 된다
  2. B금속의 산화와 마찬가지로 ΔS°가 음이므로 오른쪽 위로 올라가고, 고온일수록 탄소의 환원력은 약해진다
  3. C기체가 1 mol에서 2 mol로 늘어 ΔS°가 양이므로 오른쪽 아래로 내려가고, 고온일수록 탄소의 환원력이 강해진다
정답과 해설 보기

정답: C. 기체가 1 mol에서 2 mol로 늘어 ΔS°가 양이므로 오른쪽 아래로 내려가고, 고온일수록 탄소의 환원력이 강해진다

2C + O₂ → 2CO에서는 기체가 O₂ 1 mol에서 CO 2 mol로 늘어나므로 ΔS°가 양(약 +0.18 kJ/(mol·K))이고, ΔG°의 직선은 오른쪽 아래로 내려갑니다. 그래서 고온이 될수록 CO의 선은 많은 금속 산화물의 선보다 아래로 오게 되어, 탄소가 그 산화물들을 환원할 수 있게 됩니다. 고로에서 철광석을 코크스로 환원할 수 있는 것은 이 때문입니다. C + O₂ → CO₂에서는 기체의 분자 수가 변하지 않아 ΔS°가 거의 0이므로, 거의 수평이 되는 것은 이 반응입니다. 오른쪽 위로 올라가는 것은 기체 O₂가 고체에 흡수되는 금속의 산화의 경우입니다.

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