Ellingham图详解

Ellingham图（Ellingham Diagram）是一种在冶金学和材料科学中广泛应用的热力学图表，用于分析金属氧化物在不同温度下的稳定性，并判断还原反应是否能够自发进行。

什么是Ellingham图？

Ellingham图由英国化学家Harold Ellingham于1940年代提出，它以温度为横轴、吉布斯自由能变化（ΔG°）为纵轴，绘制出各种金属与氧气反应生成氧化物的标准自由能变化曲线。

核心原理

• ΔG° 越负，表示氧化物越稳定；
• 若一种金属的ΔG°曲线位于另一种金属下方，则前者可作为还原剂还原后者的氧化物；
• 斜率反映反应熵变，多数氧化反应ΔS < 0，因此曲线向上倾斜。

典型应用

Ellingham图广泛应用于：

• 选择合适的还原剂（如用碳还原铁矿石）；
• 预测高温下金属氧化/还原行为；
• 指导冶金工艺设计与优化。

注意事项

Ellingham图基于标准状态（1 atm，纯物质），实际工业条件可能因压力、浓度、非理想行为等而有所偏差，需结合实际情况修正。