आयरन के ऑक्साइड से उसके निष्कर्षण के ऊष्मागतिकी (thermodynamics) की व्याख्या कीजिए।

(A) आयरन के निष्कर्षण की प्रक्रिया में,अपचयन (reduction) का मुख्य चरण $FeO_{(s)} + C_{(s)} \rightarrow Fe_{(s/l)} + CO_{(g)}$ $(i)$ है।
अभिक्रिया $(i)$ को निम्नलिखित दो अभिक्रियाओं के संयोजन (coupling) के रूप में देखा जा सकता है:
$FeO_{(s)} \rightarrow Fe_{(s)} + \frac{1}{2} O_{2(g)}$ ; $\Delta_{r} G^{\ominus}_{(FeO, Fe)}$ $(ii)$
$C_{(s)} + \frac{1}{2} O_{2(g)} \rightarrow CO_{(g)}$ ; $\Delta_{r} G^{\ominus}_{(C, CO)}$ $(iii)$
जब अभिक्रिया $(ii)$ और $(iii)$ मिलकर $(i)$ प्रदान करती हैं,तो कुल गिब्स मुक्त ऊर्जा परिवर्तन होता है:
$\Delta_{r} G^{\ominus} = \Delta_{r} G^{\ominus}_{(C, CO)} + \Delta_{r} G^{\ominus}_{(FeO, Fe)}$ $(iv)$
अभिक्रिया स्वतः प्रवर्तित होगी यदि समीकरण $(iv)$ में $\Delta_{r} G^{\ominus}$ का मान ऋणात्मक हो। इसे ए्लिंघम आरेख द्वारा समझाया जा सकता है:
$(i)$ दिए गए चित्र में,$Fe$ के $FeO$ में ऑक्सीकरण के लिए $\Delta_{r} G^{\ominus}$ बनाम $T$ का आरेख ऊपर की ओर जाता है,जबकि $C$ के $CO$ में ऑक्सीकरण के लिए आरेख नीचे की ओर जाता है। ये दोनों आरेख लगभग $1073 \ K$ पर एक-दूसरे को काटते हैं।
$(ii)$ $1073 \ K$ से अधिक तापमान पर,$C \rightarrow CO$ रेखा $Fe \rightarrow FeO$ रेखा के नीचे स्थित होती है,अर्थात $\Delta_{r} G^{\ominus}_{(C, CO)} < \Delta_{r} G^{\ominus}_{(FeO, Fe)}$।
अतः,$1073 \ K$ से ऊपर,कोक $FeO$ के लिए अपचायक के रूप में कार्य करता है और स्वयं $CO$ में ऑक्सीकृत हो जाता है।