엘링엄 도표의 뜻
산화물 등의 표준 생성 깁스 에너지 변화를 O₂ 1 mol당으로 맞추어 온도에 대해 그린 도표. 아래쪽에 선이 있는 금속일수록 안정한 산화물을 만든다.
일본어 명칭: エリンガム図
‘엘링엄 도표’ 관련 연습 문제는 1개 분야에 4문제가 있습니다(재료 열역학 등).
이 용어의 분야: 재료 열역학
엘링엄 도표 연습 문제에 도전
엘링엄 도표에서 많은 금속의 산화 반응 2M(s) + O₂(g) → 2MO(s)의 ΔG° 직선이, 온도가 높을수록 ΔG°가 커지는(0에 가까워지는), 오른쪽 위로 올라가는 모양이 되는 주된 이유는 무엇인가?
- A기체인 O₂가 소비되어 고체 산화물이 되므로 ΔS°가 음이기 때문
- B온도가 오르면 산화 반응에서 방출되는 열 ΔH°가 커지기 때문
- C온도가 오르면 금속 속의 확산이 빨라져 산화 속도가 증가하기 때문
정답과 해설 보기
정답: A. 기체인 O₂가 소비되어 고체 산화물이 되므로 ΔS°가 음이기 때문
엘링엄 도표는 O₂ 1 mol당 산화물 생성의 ΔG° = ΔH° − TΔS°를 온도에 대해 그린 그림으로, ΔH°와 ΔS°가 거의 일정하면 직선의 기울기는 −ΔS°가 됩니다. 금속의 산화에서는 엔트로피가 큰 기체 O₂가 고체에 흡수되므로 ΔS°는 대략 −0.2 kJ/(mol·K) 안팎의 음의 값이 되고, 기울기는 양(오른쪽 위로 올라감)입니다. 즉 산화물은 고온일수록 불안정해집니다. ΔH°는 온도에 그다지 의존하지 않고, 직선의 높이를 정할 뿐입니다. 확산이나 산화의 속도는 반응 속도론의 이야기로, 평형의 ΔG°를 나타내는 엘링엄 도표의 기울기와는 관계가 없습니다. 금속이나 산화물이 융해·비등하는 온도에서는 ΔS°가 바뀌어 직선이 꺾입니다.
엘링엄 도표에서 탄소의 반응 2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)의 직선에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- AC + O₂ → CO₂와 마찬가지로 ΔS°가 거의 0이므로 수평이 된다
- B금속의 산화와 마찬가지로 ΔS°가 음이므로 오른쪽 위로 올라가고, 고온일수록 탄소의 환원력은 약해진다
- 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.
해설 속의 ‘엘링엄 도표’
엘링엄 도표는 O₂ 1 mol당 산화물 생성의 ΔG° = ΔH° − TΔS°를 온도에 대해 그린 그림으로, ΔH°와 ΔS°가 거의 일정하면 직선의 기울기는 −ΔS°가 됩니다.
엘링엄 도표에서 많은 금속의 산화 반응 2M(s) + O₂(g) → 2MO(s)의 ΔG° 직선이, 온도가 …엘링엄 도표에서 Al₂O₃의 직선이 Cr₂O₃의 직선보다 아래에 있는 것에 대응하며, 알루미노테르밋법으로 금속 크롬을 만드는 원리입니다.
1000℃에서 4/3 Al + O₂ → 2/3 Al₂O₃의 ΔG°를 −850 kJ/mol, 4/3 Cr +…
‘엘링엄 도표’ 관련 문제(4문제)
- 엘링엄 도표에서 많은 금속의 산화 반응 2M(s) + O₂(g) → 2MO(s)의 ΔG° 직선이, 온도가 높을수록 ΔG°가 커지는(0에 가까워지는), 오른쪽 위로 올라가는 모양이 되는 주된 이유는 무엇인가?
- 엘링엄 도표에서 탄소의 반응 2C(s) + O₂(g) → 2CO(g)의 직선에 대한 설명으로 옳은 것은 무엇인가?
- 엘링엄 도표에서는 모든 산화물의 생성 반응을 O₂ 1 mol당 ΔG°로 맞추어 그린다. 그렇게 하는 주된 이점은 무엇인가?
- 1000℃에서 4/3 Al + O₂ → 2/3 Al₂O₃의 ΔG°를 −850 kJ/mol, 4/3 Cr + O₂ → 2/3 Cr₂O₃의 ΔG°를 −530 kJ/mol이라고 한다(둘 다 O₂ 1 mol당). 2/3 Cr₂O₃ + 4/3 Al → 2/3 Al₂O₃ + 4/3 Cr의 ΔG°와 반응이 진행되는 방향의 조합으로 옳은 것은 무엇인가? 모두 순물질이라고 한다.