Termit: kemija, sestava in reakcija zažigalne zmesi
Termit: kemija, sestava in reakcija — razlaga sestavin, mehanizmov ter varnostnih in pravnih vidikov za odgovorno, strokovno razumevanje.
Termit je zažigalna zmes. Ni eksplozivna snov, vendar lahko zelo hitro in zelo vroče gori in proizvaja talino kovine ter oksida. Reakcija je močno eksotermna: ko je enkrat sprožena, je samooskrbna in lahko doseže temperature, ki so dovolj visoke za taljenje številnih kovin.
Kemija in reakcija
Sestavljen je iz oksida manj reaktivne kovine, pomešanega z bolj reaktivno kovino. Ena najpogostejših mešanic je železov(III) oksid-aluminij. Železov(III) oksid oksidira aluminij in se pri tem reducira v železo. Aluminij se oksidira v aluminijev oksid. Reakcija je splošno znana kot aluminotermna ali Goldschmidtova reakcija.
Za primer lahko navedemo uravnoteženo kemijsko enačbo za najpogostejšo mešanico:
Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3
Pri tej reakciji se sprosti velika količina toplote, kar vodi do nastanka tekočega železa in aluminijevega oksida. Tlak, iskre in zelo visoke temperature so značilni pojavi med reakcijo; zato je termit uporaben predvsem tam, kjer je potrebna lokalno zelo visoka temperatura.
Sestava in različice
Za izdelavo termita se lahko uporabijo številni drugi kovinski oksidi in kovine. Nekatere kovine, ki jih je mogoče uporabiti, so bor, magnezij, kalcij, titan, cink ali silicij. Nekateri kovinski oksidi, ki se lahko uporabijo, so bakrov(II) oksid, kromov(III) oksid, železov(II,III) oksid, manganov(IV) oksid, silicijev dioksid, borov trioksid ali svinčev(II,IV) oksid. Kovine ni mogoče uporabiti z njenim kovinskim oksidom. Kovina mora biti bolj reaktivna od kovine v oksidu, sicer termit ne bo deloval.
Obstajajo tudi izvedenke termita, ki vključujejo dodatke za izboljšanje vžiga ali spreminjanje lastnosti goreče zmesi. Primer takšnih različic je t. i. thermate, ki vsebuje dodatne sestavine za lažji vžig ali močnejši učinek.
Lastnosti in dejavniki, ki vplivajo na delovanje
- Temperatura reakcije: aluminotermne reakcije lahko dosežejo zelo visoke temperature (v tisočih stopinj C), kar omogoča taljenje kovin in varjenje lokalnih delov.
- Hitrost in intenzivnost: odvisna je od vrste oksida in kovine, površinske velikosti delcev, homogenosti zmesi in gostote stika med komponentami.
- Samoskrbnost: ko je enkrat sprožena, reakcija pogosto poteka brez zunanjega dovajanja kisika, saj je oksid v zmesi že vir kisika.
Uporabe
- Termitno varjenje (aluminotermno varjenje) se uporablja pri spajanju železniških tirov in drugih težkih kovinskih spojev, kjer je potreben močan in trajen spoj.
- V industriji in metalurgiji se podobne reakcije uporabljajo za pridobivanje nekaterih kovin ali za čiščenje kovinskih površin.
- V nekaterih primerih se termit uporablja v krožni tehniki za rezanje ali odstranjevanje kovinskih delov, saj ustvari zelo vročo lokacijo omejenih dimenzij.
- V pyrotehniki in vojni praksi so se termit in njegove različice uporabljale kot zažigalna sredstva — zaradi tega so regulirani in omejeni v mnogih jurisdikcijah.
Varnost in zakonodaja
Termit je nevaren: reakcija proizvaja zelo visoko temperaturo, talino kovine in intenzivno sevanje svetlobe; pri tem nastajajo iskrenje in potencialno strupeni/irritantni dimni produkti. Nepravilna uporaba lahko povzroči hude opekline, požar, poškodb ali smrt.
Zaradi tveganj in morebitne zlorabe so uporaba, prodaja ali izdelava termita in njegovih izvedenk v mnogih državah regulirani. Uporaba naj bo omejena na usposobljene strokovnjake in industrijske razmere z ustrezno zaščitno opremo in dovoljenji.
Če naletite na nenavadne materiale ali sumljive kemične zmesi, ne izvajajte poskusov; obvestite pristojne službe. Za varno ravnanje z nevarnimi snovmi sledite lokalni zakonodaji in priporočilom strokovnjakov.
Zaključek
Termit je močna aluminotermna zmes z značilno eksotermno reakcijo, ki zmore proizvesti izjemno visoke temperature in talino kovin. Zaradi svojih uporov v industriji in potencialne nevarnosti zahteva strogo spoštovanje varnostnih ukrepov in zakonodaje. Osnovna kemija in primeri oksidov ter kovin, ki so primerni za takšne reakcije, so razloženi zgoraj; priprave in izvajanje takih reakcij pa naj ostanejo v domeni usposobljenih strokovnjakov.
Izgorevanje termita
Termit pred izgorevanjem
Še nekaj gorenja termita
Reakcija in vžig
Reakcija za termit aluminijevega-železovega(III) oksida je naslednja:
2 Al + Fe 2O 3→ Al 2O 3+ 2 Fe
Termit je težko vžgati. Biti mora zelo vroč. Uporabljajo se trakovi magnezijeve kovine. Za vžig termita se lahko uporabi mešanica kalijevega permanganata in glicerina. Vžgemo ga lahko z vžigalnikom na kresilni kamen ali otroško iskrico. Lahko ga zmešamo z žveplom, da dobimo termit, ki olajša taljenje železa.
V nasprotju s splošnim mnenjem lahko kovine gorijo. Vendar morajo biti običajne kovine v prahu, sicer bodo prehitro odvajale toploto, da bi lahko zanetile požar.
Zgodovina
Reakcija termita (termita) je bila odkrita leta 1893. Nemški kemik Hans Goldschmidt jo je patentiral leta 1895. Ljudje so jo imenovali "Goldschmidtova reakcija" ali "Goldschmidtov postopek". Goldschmidt je poskušal izdelati zelo čiste kovine brez uporabe ogljika pri taljenju. Kmalu je odkril vrednost termita pri varjenju. V začetku leta 1900 so ga začeli uporabljati za varjenje železniških tirov.
Uporablja
Termit se uporablja za svoj prvotni namen - varjenje železniških tirnic. Uporablja se tudi za varjenje žic. Termit se uporablja tudi za izdelavo nekaterih kovin. Krom lahko pridobimo s termitno reakcijo med kromovim(III) oksidom in aluminijem. Prvi uran je bil izdelan s termitom. Termit se lahko uporablja tudi v ognjemetih za vžiganje drugih vžigalnih sredstev.
Termit se je v vojski uporabljal kot zažigalno orožje. Uporablja se predvsem za uničevanje zgradb in opreme, saj zlahka stali kovino. Termitu se lahko doda barijev nitrat, da se zmes lažje vžge. Zlasti med drugo svetovno vojno je vojska na mesta odvrgla na tisoče bomb, ki so vsebovale termit, kar je povsod povzročilo požare.
Varnost
Termita ni varno izdelati doma. Izpušča ultravijolično svetlobo, ki lahko poškoduje oči. Poleg tega ustvarja zelo vroč plamen, ki lahko stopi železo. Zelo težko ga je pogasiti. Iz mešanice termita lahko tečejo curki staljenega železa, ki vžgejo vse, česar se dotaknejo. Nekatere kovine, kot je cink, lahko v termitu zavrejo in izbruhnejo v plamenih. Če se termit predhodno segreje in nato vžge, lahko zelo hitro gori ter sprosti ogromno toplote in svetlobe. Če ga spustimo v vodo, lahko zelo hitro zavre vodo in povzroči eksplozijo. Če ga spustimo na led, lahko led eksplodira, varno pa ga je spustiti v trilitrsko čašo, napolnjeno z rahlo vlažnim peskom.
Sorodne strani
- Eksplozivni
- Dimna bomba
Vprašanja in odgovori
V: Kaj je termit?
O: Termit je zažigalna zmes, ki je sestavljena iz oksida manj reaktivne kovine, pomešanega z bolj reaktivno kovino.
V: Ali je termit eksplozivno sredstvo?
O: Ne, termit ni eksplozivno sredstvo.
V: Kaj se zgodi, če se za izdelavo termita uporabi mešanica železovega(III) oksida in aluminija?
O: V mešanici železovega(III) oksida in aluminija, ki se uporablja za termit, železov(III) oksid oksid oksidira aluminij in se pri tem reducira v železo, aluminij pa oksidira v aluminijev oksid.
V: Kateri so nekateri drugi kovinski oksidi in kovine, ki se lahko uporabijo za izdelavo termita?
O: Nekateri drugi kovinski oksidi in kovine, ki se lahko uporabijo za termit, so bor, magnezij, kalcij, titan, cink, silicij, bakrov(II) oksid, kromov(III) oksid, železov(II,III) oksid, manganov(IV) oksid, silicijev dioksid, borov trioksid ali svinčev(II,IV) oksid.
V: Ali se lahko kovina s svojim kovinskim oksidom uporabi za termit?
O: Ne, kovine ni mogoče uporabiti s kovinskim oksidom za izdelavo termita.
V: Zakaj se kovina ne more uporabiti s svojim kovinskim oksidom za termit?
O: Kovine ni mogoče uporabiti s kovinskim oksidom za izdelavo termita, ker mora biti kovina bolj reaktivna od kovine v oksidu, sicer termit ne bo deloval.
V: Kaj pri termitih gori zelo hitro in zelo vroče?
O: Termit gori zelo hitro in zelo vroče.
Iskati