Bu şematik Ellingham diyagramında metal oksitlerin oluşum reaksiyonlarına ait standart Gibbs serbest enerji değişimi sıcaklığa karşı gösterilir.
Örneğin MgO oluşumu için:
Al₂O₃ oluşumu için:
gibi oksit oluşum reaksiyonları dikkate alınır.
Şematik grafikte çizgiler yukarıdan aşağıya doğru:
şeklinde verilmişse, termodinamik kararlılık sırası:
olur.
Bunun nedeni MgO oluşumuna ait ΔG° değerinin daha negatif olmasıdır.
Başka bir ifadeyle Mg'nin oksijene ilgisi Cu'ya göre daha yüksektir.
Öğrencilerin en sık karıştırdığı noktalardan biri şudur:
Şematik grafikte kararlılık:
olduğuna göre, indirgenme kolaylığı kabaca ters yöndedir:
“Oksijen metale ne kadar güçlü bağlıysa, oksidi indirgemek o kadar zordur.”
Bu nedenle Cu₂O görece kolay indirgenebilirken, MgO son derece kararlı ve indirgenmesi güç bir oksittir.
Cu₂O çizgisi Al₂O₃ çizgisinin üzerinde bulunuyorsa, alüminyumun oksijen alma eğilimi bakırdan daha yüksektir.
Bu durumda şu reaksiyon termodinamik olarak güçlü bir itici güce sahip olabilir:
Burada alüminyum:
yönünde oksitlenirken, bakır oksit:
yönünde indirgenir.
Şematik grafikte ZnO çizgisi Al₂O₃ çizgisinin üzerinde bulunuyor.
Dolayısıyla alüminyumun oksijen alma eğilimi çinkodan daha yüksektir.
Uygun koşullarda şu reaksiyon termodinamik olarak elverişli olabilir:
Bu kez MgO çizgisi Al₂O₃ çizgisinin altında bulunuyor.
Yani şematik grafiğe göre MgO, Al₂O₃'ten daha kararlıdır.
Düşünmek istediğimiz reaksiyon:
şeklindedir.
Ancak bu durumda Al₂O₃ oluşum çizgisi MgO çizgisinin altında değildir.
Ellingham diyagramındaki kararlılık sıralaması, neden bütün metalleri aynı indirgeme yöntemiyle üretemediğimizi anlamamıza yardımcı olur.
Görece daha az kararlı oksitlerde kimyasal indirgeme yöntemleri daha kolay uygulanabilir.
Buna karşılık:
ve özellikle:
gibi çok kararlı oksitlerde klasik kimyasal indirgeme daha güç hale gelir.
Kimyasal indirgeme seçenekleri daha uygulanabilir olabilir.
Elektrolitik veya özel üretim yöntemleri gerekebilir.
Alüminyum üretiminde Al₂O₃'ün basit bir karbon indirgemesiyle metalik alüminyuma dönüştürülmesi yerine endüstriyel olarak Hall–Héroult elektroliz prosesi kullanılması, Al₂O₃'ün yüksek termodinamik kararlılığıyla yakından ilişkilidir.
Bu slayttaki grafik öğretici bir şemadır. Bu nedenle çizgilerin konumları temel mantığı göstermek amacıyla kullanılmalıdır.
Gerçek bir Ellingham diyagramında şu büyüklükler güvenilir termodinamik verilerden hesaplanmalıdır:
- Gerçek ΔG° değerleri
- Çizgilerin eğimleri
- Kesişim sıcaklıkları
- Faz dönüşümleri
- Geçerli sıcaklık aralıkları
- Reaksiyonların doğru stokiyometrik normalizasyonu
MgO > Al₂O₃ > ZnO > Cu₂O
Cu₂O > ZnO > Al₂O₃ > MgO
Ellingham diyagramında oksit oluşum çizgisi aşağı indikçe oksit termodinamik olarak daha kararlı hale gelir ve onu indirgemek genel olarak daha zor olur.