金属氧化物△G^θ一T图( △G^θ一T  diagram  of  metal  oxide)

又称氧势图，即反应2x/yMe+O₂=2／yMe_xO_y的标准反应吉布斯自由能变化△G^θ与温度丁的关系图。它首先由伊利哈姆(H．J．T．Ellingham)在1944年绘制，后来许多学者根据更可靠的热力学数据作了补充完善，扩大了其应用范围。下图是奥利特(M．Olette)等人绘制的金属氧化物的△G^θ一T图。

原理据热力学定律：[aAG^θ／aT]_p=△S^θ，对上述氧化反应而言，AS^θ=2/y  S^θ_MeXo_y  -S^θ_O2-2x/yS^θ_Me。因此，在△G^θ一T图中，各直线的斜率实际上是标准反应熵变化△S^θ的负值。由于气体的标准熵S^θ较固体(或液体)的大得多，当Me和Me_xO_y均为凝聚态时，△S^θ值的大小主要决定于S^θ_O2。此时，△S^θ为负值，且大体上等于一S^θ_O2。因此，所有金属氧化物的△G^θ值均随温度的升高大体上成直线增加。对反应C+O₂=CO₂而言，生成物和反应物中的气体摩尔数相等，其△S^θ值接近于零，故△G^θ一T线几乎与横轴平行。对反应C+O₂=CO₂而言，△S^θ为正值，△G^θ随温度升高而下降。在金属和氧化物的相变点，由于相变热效应使它们的熵值发生突变，反应的△S^θ亦发生突变，直线发生转折，在金属相变点向上转折，在氧化物相变点向下转折。

应用金属氧化物的△G^θ一T图直观地反映出了各种氧化物的稳定性或金属对氧亲和势的大小与温度的关系，对火法冶金过程氧化还原反应的热力学判断有重要的作用，是选择还原剂和计算还原开始温度的热力学依据。分析△G^θ一T图可知，金属氧化物的△G^θ一T线在图中的位置越低，即其△G^θ值愈小，该氧化物就越稳定。图中位置较低的金属可作为还原剂将位置较高的金属氧化物还原。如标准状态下，钙可将TiO₂还原成金属钛，钙、镁、铝是较强的还原剂。CO生成反应的△G^θ一T线随温度的升高而降低，因而在高温下碳可以作为许多金属氧化物的还原剂，且温度越高，还原能力越强。

利用△G^θ一T图上的po₂标尺，可以直接读出某一生成反应在一定温度下平衡氧分压，或者根据反应的平衡氧分压读出达到这一氧分压的平衡温度。例如，欲求Al₂O₃在1903K的平衡氧分压，可在Al₂O₃的△G^θ一T直线上找到1903K的位置点，将此点与左角上的“O”点连成直线并外延到与右边的po₂标尺相交，就可以从标尺上读出其值约为10^-21 MPa。同样，利用图中pco／pco₂、p_H2／p_H2O标尺，可直接读出各氧化物在给定温度下用CO或H₂还原时气相平衡分压比，或得出在给定气相分压比条件下的开始还原温度。例如，欲求在1903K下用CO还原Al₂O₃反应的平衡pco／pco₂值，可将Al₂O₃的△G^θ一T线上1903K的位置点与图左边的“C”点连成直线并外延到与声pco／pco₂标尺相交，求得pco／pco₂值为5.62×10⁶。用类似的方法可求出平衡的p_H2／p_H2O值，所不同的是参考点为“H”。