Termit — gyújtókeverék: összetétel, reakció és alkalmazásai

Termit — gyújtókeverék: összetétel, reakció és alkalmazásai. Fedezd fel a termit kémiai működését, összetevőit és gyakorlati felhasználását ipari és hobbi területen.

A termit egy gyújtókeverék. Nem robbanóanyag, de nagyon gyorsan és nagyon forrón éghet.

Összetétel és kémiai alapok

Egy kevésbé reaktív fém oxidjából készül, amelyet egy reaktívabb fémmel kevernek. Az egyik leggyakoribb keverék a vas(III)-oxid-alumínium. A vas(III)-oxid oxidálja az alumíniumot, és közben vassá redukálódik. Az alumínium alumínium-oxiddá oxidálódik.

Az egyszerűsített reakcióegyenlet erre a példára:

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

A keletkező hő nagyon nagy, ezért a reakció során a vas részben olvadékká válik. A reakció lényegében egy exoterm redukció–oxidációs folyamat (redox): az oxidban lévő fém (itt a vas) redukálódik, a fém (itt az alumínium) pedig oxidálódik.

Anyagok és arányok

• A leggyakoribb keverési arány vas(III)-oxid és alumínium között tömegarányban közel 3:1 (a sztöchiometria alapján ~2,96:1), de az alkalmazástól függően az arányok és a szemcseméret módosíthatók.
• Sok más fémoxid és fém használható termithez. Néhány fém, amely felhasználható, a bór, magnézium, kalcium, titán, cink vagy szilícium. Néhány használható fémoxid a réz(II)-oxid, króm(III)-oxid, vas(II,III)-oxid, mangán(IV)-oxid, szilícium-dioxid, bórtrioxid vagy ólom(II,IV)-oxid.
• Egy fém nem használható a fémoxidjával együtt. A fémnek reaktívabbnak kell lennie, mint az oxidban lévő fémnek, különben a termit nem fog működni.
• A szemcseméret és a por homogenitása jelentősen befolyásolja a reakció sebességét: finomabb por gyorsabb és teljesebb reakciót eredményez, míg durvább szemcsék lassabban égnek.

Hőmérséklet és reakciójellemzők

A termit reakció rendkívül magas hőt termel: tipikusan 2000–3000 °C közötti csúcshőmérséklet érhető el, az összetételtől és a körülményektől függően. Ezek a hőmérsékletek elegendőek fémek olvasztására és helyi bevonatok leégetésére. Mivel a reakció során nem képződik jelentős mennyiségű gáz, a termit önmagában általában nem robbanó — azonban zárt térben vagy megfelelő körülmények között erősen erősíthető, és veszélyesen viselkedhet.

Alkalmazások

• Hegesztés (termithegesztés): vasúti sínek csatlakoztatására gyakran alkalmazzák a termitet, mivel a kiolvadó vas jó kötést hoz létre. A módszert gyakran "aluminotermikus hegesztésnek" vagy "Goldschmidt-féle eljárásnak" nevezik (a módszer Hans Goldschmidt nevéhez fűződik).
• Fémek előállítása: bizonyos fémek, például króm vagy mangán előállíthatók aluminotermikus redukcióval, amikor az oxidokat alumíniummal redukálják.
• Kivágás, vágás és forrasztás: intenzív, helyi hőigényű munkák során használják, például rozsdás csavarok vagy nagy méretű alkatrészek eltávolításához.
• Incendiárius és katonai felhasználás: a termit és módosított változatai (pl. termate, amely extra oxidálószereket vagy adalékokat tartalmaz) gyújtóanyagként és páncéltörő eszközként is szerepeltek katonai alkalmazásokban.
• Laboratóriumi és ipari alkalmazások: speciális metallurgiai eljárásokban, tüzelőanyagként vagy demonstrációs célokra is használják (pl. kémiai bemutatók a redox-reakciók szemléltetésére).

Variánsok

Léteznek módosított termit keverékek, például a thermate, amelyhez kiegészítő anyagokat (kén, vas-oxidok, nitrátok stb.) adnak a vágó- vagy gyújtóhatás fokozására. Ezek gyorsabb vágást és erősebb égést tesznek lehetővé, de egyben nagyobb veszélyt is jelentenek.

Gyújtás és gyakorlati tudnivalók

A termit gyújtása nem könnyű: a keverék gyulladási hőmérséklete magas, ezért általában forró gyújtószalagot, magnéziumszalagot vagy speciális gyújtópatront használnak. A gyújtás után a reakció gyorsan terjed, erős fénnyel és forró olvadt fémcseppekkel jár.

Veszélyek és biztonság

• A termit rendkívül forró olvadékot és szikrázó fröccsenést ad; súlyos égési sérüléseket és tűzkárokat okozhat.
• Használata nyílt térben, védőfelszerelés (védőszemüveg, arcvédő, tűzálló ruházat) és megfelelő eltávolítás mellett biztonságosabb. Zárt térben különösen veszélyes.
• Bár önmagában nem robbanó, zárt edényben vagy ha a kiindulási por porlasztott formában kerül összegyűjtésre, robbanásszerű esemény előfordulhat.
• Jogszabályok és helyi előírások sok helyen korlátozzák a termit és hasonló gyújtókeverékek tartását és használatát. Amatőrök számára nem ajánlott kísérletezni vele.

Összefoglalás

A termit egy erősen exoterm, fém-oxid + fém alapú redox-gyújtókeverék, amely nagy hőt és olvadt fémes termékeket hoz létre. Nem tipikus robbanóanyag, de rendkívül veszélyes lehet helytelen kezelés vagy zárt környezet esetén. Sokféle fém és fémoxid alkalmas termitkeverék alapjának, de a reaktívabb fémnek mindig más fém oxidjának redukciójára kell képesnek lennie.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a termit?

K: A termit robbanóanyag?

K: Mi történik, ha vas(III)-oxid-alumínium keveréket használnak termithez?

K: Milyen más fémoxidok és fémek használhatók termithez?

K: Használható-e egy fém a fémoxidjával együtt termithez?

K: Miért nem használható egy fém a fémoxidjával együtt termithez?

K: Mitől ég a termit nagyon gyorsan és nagyon forrón?

Keresés betűvel