埃林厄姆圖

為什麼煉鐵要在轟鳴的高爐裡用焦炭，而黃金直接就以金屬形態被挖出來、鋁卻需要一座發電站那麼多的電？答案在於每種金屬抓住氧的緊不緊，以及這種「握力」如何隨升溫而鬆開。埃林厄姆圖就是把這一切都收進去的那張圖：它對許多金屬，畫出形成其氧化物的有利程度如何隨溫度變化。

圖上，縱軸是氧化物的標準生成自由能（dG°），橫軸是溫度。每種金屬給出一條大致筆直的線，幾乎總是向上傾斜——因為由金屬和 O2 氣體生成固態氧化物會消耗氣體、降低熵，所以升溫會讓反應變得更不利。讀圖的關鍵是：線位於更低處（dG° 更負）的金屬，能透過奪走氧去還原任何線位於更高處的金屬的氧化物。碳很特別——它的線向下傾斜（因為碳燒成 CO 會產生更多氣體），所以最終它會降到幾乎每種金屬的線以下；在那個交點溫度以上，碳就能還原該金屬的礦石，這正是用焦炭冶煉的全部根據。

埃林厄姆圖是提取冶金學的熱力學藍圖。它告訴你哪種還原劑（碳、氫，或另一種金屬）能把某金屬從礦石中拉出來、在什麼溫度下能做到——這解釋了為什麼碳在約 1000°C 能還原氧化鐵，卻無法經濟地還原氧化鋁（只能改用電解）。它的老實局限：這張圖純屬熱力學，對反應速率隻字不提；線在熔點和沸點處會折彎（熵在那裡跳變）；而且它假定標準 1 bar 條件，所以真實爐氣的混合會移動確切的交點溫度。