埃林厄姆图

为什么炼铁要在轰鸣的高炉里用焦炭，而黄金直接就以金属形态被挖出来、铝却需要一座发电站那么多的电？答案在于每种金属抓住氧的紧不紧，以及这种「握力」如何随升温而松开。埃林厄姆图就是把这一切都收进去的那张图：它对许多金属，画出形成其氧化物的有利程度如何随温度变化。

图上，纵轴是氧化物的标准生成自由能（dG°），横轴是温度。每种金属给出一条大致笔直的线，几乎总是向上倾斜——因为由金属和 O2 气体生成固态氧化物会消耗气体、降低熵，所以升温会让反应变得更不利。读图的关键是：线位于更低处（dG° 更负）的金属，能通过夺走氧去还原任何线位于更高处的金属的氧化物。碳很特别——它的线向下倾斜（因为碳烧成 CO 会产生更多气体），所以最终它会降到几乎每种金属的线以下；在那个交点温度以上，碳就能还原该金属的矿石，这正是用焦炭冶炼的全部根据。

埃林厄姆图是提取冶金学的热力学蓝图。它告诉你哪种还原剂（碳、氢，或另一种金属）能把某金属从矿石中拉出来、在什么温度下能做到——这解释了为什么碳在约 1000°C 能还原氧化铁，却无法经济地还原氧化铝（只能改用电解）。它的老实局限：这张图纯属热力学，对反应速率只字不提；线在熔点和沸点处会折弯（熵在那里跳变）；而且它假定标准 1 bar 条件，所以真实炉气的混合会移动确切的交点温度。