¿Por qué se pueden extraer algunos metales de los compuestos calentándolos con carbono y por qué otros no?

Los minerales metálicos en cuestión son compuestos del metal con oxígeno. El principio detrás de extraer el metal mediante calentamiento con carbono es que el carbono forma enlaces más fuertes con el oxígeno y, por lo tanto, puede ‘robar’ átomos de oxígeno del metal. Las reacciones generales son

n / 2 C + MO [matemática] _n \ flecha derecha [/ matemática] n / 2 CO [matemática] _2 [/ matemática] + M
o
n C + MO [matemáticas] _n \ flecha derecha [/ matemáticas] n CO + M

Por lo tanto, esto funciona solo mientras los enlaces entre el oxígeno y el metal sean más débiles que los enlaces entre el carbono y el oxígeno en dióxido de carbono o monóxido de carbono. Una forma gráfica de ver esto es usando un diagrama de Ellingham , que muestra la energía de los enlaces entre varios elementos y el oxígeno en función de la temperatura:

Fuente de imagen.

Verá las líneas discontinuas que representan las reacciones del carbono con el oxígeno, aproximadamente un tercio del camino hacia abajo en el diagrama. Cualquier cosa por encima de estas líneas forma un enlace más débil con el oxígeno, por lo que puede reducirse con carbono; cualquier cosa debajo de estas líneas forma un enlace más fuerte con el oxígeno, por lo que no se puede reducir de esta manera.

Verá que el cobre (línea naranja) puede ser reducido por el carbono a todas las temperaturas. El hierro (línea roja) se puede reducir con carbono por encima de aproximadamente 700 ° C. El aluminio (línea rosada) no puede ser reducido por el carbono a ninguna temperatura.

Depende del mineral. Si el metal se combina con oxígeno, como el mineral de hierro, el calentamiento con carbono reduce el óxido: el carbono le quita el oxígeno. Si el metal se combina con otra cosa, como el azufre, es mucho más difícil separarlo. Extraer plata del mineral de sulfuro de plata fue el mayor desafío químico de la historia minera.