جدول داده
پایداری اکسیدها و ترتیب احیا (الینگهام)
چرا آهن را میتوان با کربن (کک) احیا کرد اما آلومینیوم را نه؟ پاسخ در پایداری اکسید است: هر فلز تمایل متفاوتی به ترکیب با اکسیژن دارد. نمودار الینگهام این تمایل را کمّی میکند و ترتیب میدهد. قاعدهی ساده: فلزی که اکسید پایدارتری میسازد، میتواند اکسیژن را از اکسید فلز پایینتر بگیرد و آن را احیا کند. جدول زیر اکسیدها را از ناپایدارترین (آساناحیا) تا پایدارترین (سختاحیا) مرتب کرده است. اعداد ΔG تقریبی و برای درک نسبیاند.
| اکسید | فلز | پایداری اکسید | روش احیای صنعتی |
|---|---|---|---|
| Ag₂O | نقره | بسیار ناپایدار | فقط با حرارت تجزیه میشود |
| Cu₂O | مس | ناپایدار | احیا با کربن، آسان |
| PbO | سرب | ناپایدار | احیا با کربن |
| NiO | نیکل | نسبتاً ناپایدار | احیا با کربن یا هیدروژن |
| FeO / Fe₂O₃ | آهن | متوسط | احیا با کربن (کوره بلند) یا هیدروژن (DRI) |
| Cr₂O₃ | کروم | پایدار | احیا با کربن در دمای بالا (فروکروم) |
| MnO | منگنز | پایدار | احیا با کربن در دمای بالا |
| SiO₂ | سیلیسیم | بسیار پایدار | احیا با کربن در کورهی قوس (فروسیلیس) |
| TiO₂ | تیتانیم | بسیار پایدار | فرآیند کرول (با منیزیم/سدیم) |
| Al₂O₃ | آلومینیوم | فوقپایدار | الکترولیز (نه احیای شیمیایی) |
| MgO | منیزیم | فوقپایدار | احیای سیلیکوترمیک یا الکترولیز |
| CaO | کلسیم | از پایدارترینها | الکترولیز |
توضیحات
- قاعدهی کلیدی: هر فلز میتواند اکسید فلزِ بالاتر از خود در این جدول را احیا کند (اکسیژن را از آن بگیرد). به همین دلیل آلومینیوم میتواند اکسید آهن را احیا کند — واکنش ترمیت.
- کربن جایگاه ویژهای دارد: با افزایش دما، اکسید کربن (CO) پایدارتر میشود، پس کربن در دمای بالا میتواند حتی اکسیدهای پایدار مانند SiO₂ و Cr₂O₃ را هم احیا کند — مبنای صنعت فروآلیاژ.
- اکسیدهای فوقپایدار (Al₂O₃، MgO، CaO) با کربن احیا نمیشوند و به الکترولیز یا احیای فلزی نیاز دارند؛ همین، این فلزها را پرانرژی و گران میکند.
- همین پایداری بالای Al₂O₃ و MgO است که آنها را به نسوزهای عالی تبدیل میکند: اکسیدی که بهسختی احیا میشود، در برابر محیط داغ و احیایی هم پایدار میماند.
همچنین ببینید: ابزارهای مهندسی · واژهنامهی نسوز · همهی جداول مرجع