¿Se pueden disolver las incrustaciones de óxido de hierro utilizadas en la termita?
Nombre chino
Termita
Nombre extranjero
Termita
Exterior
Rosa mezcla en polvo
Aplicaciones de aplicaciones
Fundición de metales refractarios, metales sustitutivos y metales para soldadura.
Código de riesgo
Altamente inflamable
La termita es una mezcla de polvo de aluminio y óxido metálico de alto punto de fusión (como el polvo de óxido de hierro) en proporción. Cuando se usa, se agrega y enciende un oxidante, y la reacción es violenta, se obtienen alúmina y sustancias elementales y se libera una gran cantidad de calor. La temperatura puede alcanzar unos 2500°C, lo que puede derretir los elementos generados. Esta reacción se llama reacción de termita. El principio de la reacción de termita se puede aplicar en la producción, como por ejemplo en la soldadura de carriles. También se puede utilizar como termita el uso de algunos óxidos metálicos (como V2O5, Cr2O3, MnO2, etc.) en lugar de óxido de hierro. Cuando el polvo de aluminio reacciona con estos óxidos metálicos, se genera suficiente calor para mantener el metal reducido en estado fundido a una temperatura más alta y separarlo de la escoria formada, obteniendo así un metal más puro. Este método se utiliza comúnmente en la fundición industrial de metales refractarios como vanadio, cromo y manganeso. Utiliza el calor liberado cuando el aluminio se oxida. Algunos óxidos metálicos no pueden reaccionar con el aluminio o liberar muy poco calor y no pueden usarse como termita.
El químico alemán Hans Goldsmith inventó el método de la termita en 1893 y solicitó una patente dos años después. [1] Por lo tanto, esta reacción también se denomina "método Goldsmith" o "proceso Goldsmith". El propósito original de esta investigación era preparar metales de alta pureza sin fundir carbono, pero Goethe Smith estaba interesado en descubrir que el método de la termita podía usarse para soldar. [2] En 1899 en Essen, Alemania, el método de la termita se utilizó comercialmente por primera vez para soldar rieles.
La combustión
La reacción de la termita requiere alta temperatura para iniciarse. Se puede insertar una varilla de magnesio en la mezcla de polvo como fusible (se puede agregar una cantidad adecuada de clorato de potasio para ayudar al magnesio). se puede quemar con varilla o a alta temperatura. Los oxidantes como el manganato de potasio y el nitrato de potasio se pueden quemar; el peróxido de bario puede quemarse, pero el humo es tóxico. La mezcla de permanganato de potasio y glicerina libera calor lentamente y también se puede usar como iniciador (puede usarse). también ocurre después de que se enciende la mezcla de permanganato de potasio y glucosa). Una vez que comienza la reacción, habrá calor violento y chispas por todas partes. , y la temperatura será extremadamente alta. Tenga cuidado al encender.
Especies compartidas
Óxidos de hierro/aluminio, [3][4][5] Magnetita, la más utilizada. termita, también se utilizan ocasionalmente otros óxidos como la termita de manganeso, la termita de cromo, la termita de silicio o la termita de cobre, pero solo para fines especiales. Todos estos ejemplos utilizan aluminio como metal activo. Los fluoropolímeros están disponibles en formulaciones especiales, como PTFE y. El magnesio es un ejemplo relativamente común. [6]
La combinación de hielo seco y agentes reductores como magnesio, aluminio y boro sigue la misma reacción química que una mezcla de termita tradicional, produciendo óxidos metálicos y Carbono La temperatura de la mezcla de pasta de aluminio es muy baja, pero el sistema puede encenderse con llamas. Cuando la termita de hielo seco finamente dividida se confina en un tubo y se enciende como un explosivo tradicional, explota y parte del carbono se libera. la reacción se evapora en forma de diamante.
En principio, se puede utilizar cualquier metal reactivo en lugar del aluminio, pero las propiedades del aluminio son casi ideales para esta reacción:
Es hasta ahora el metal altamente reactivo más barato hasta la fecha.
Forma una capa de pasivación y es más seguro que muchos otros metales reactivos [7]
Su punto de fusión es relativamente bajo (660). °C), lo que significa que funde los metales fácilmente, por lo que la reacción tiene lugar principalmente en fase líquida y por lo tanto transcurre con bastante rapidez.
Su alto punto de ebullición (2519°C) permite que la reacción alcance. Temperaturas muy altas. Varios procesos tienden a limitar la temperatura máxima por debajo del punto de ebullición. Estos puntos de ebullición altos son comunes entre los metales de transición, pero no entre los metales altamente reactivos.
Además, la baja densidad del óxido de aluminio formado por la reacción tiende a hacer que flote sobre el metal puro obtenido. Esto es especialmente importante para reducir la contaminación en las soldaduras.
Aunque los reactivos son estables a temperatura ambiente, cuando se calientan hasta la temperatura de ignición, sufren reacciones exotérmicas extremadamente fuertes y se queman. Debido a las altas temperaturas (hasta 2500°C usando óxido de hierro (III)), el producto parece líquido, aunque la temperatura real alcanzada depende de la capacidad de disipar rápidamente el calor al entorno circundante. Thermite tiene su propio suministro de oxígeno y no requiere ninguna fuente de aire externa. Por lo tanto, siempre que le des suficiente calor inicial, no se asfixiará y podrá encenderse en cualquier ambiente. Arde bien cuando está húmedo y no se extingue fácilmente con agua, aunque suficiente agua eliminará el calor y puede detener la reacción. Una pequeña cantidad de agua hervirá antes de la reacción. Aun así, la termita se utiliza en soldadura submarina. [8]
Las características de las aleaciones de aluminio son que casi no producen gas cuando se queman y tienen altas temperaturas de reacción. El combustible debe tener un alto calor de combustión y producir óxidos con puntos de fusión bajos y puntos de ebullición altos. El agente oxidante debe contener al menos un 25% de oxígeno, tener alta densidad, bajo calor de formación y producir metales con puntos de fusión bajos y puntos de ebullición altos (para que la energía liberada no se consuma en la evaporación de los productos de reacción). Se pueden añadir aglutinantes orgánicos a la composición para mejorar sus propiedades mecánicas; sin embargo, tienden a producir productos de descomposición endotérmica que dan como resultado cierta pérdida de calor por reacción y generación de gas. [9]
La temperatura alcanzada durante la reacción determina el resultado. Idealmente, la reacción produce metal y escoria completamente separados. Para ello, la temperatura debe ser lo suficientemente alta como para fundir los productos de la reacción, los metales resultantes y los óxidos combustibles. Una temperatura demasiado baja dará como resultado la sinterización de la mezcla de metal y escoria, y una temperatura demasiado alta (por encima del punto de ebullición de cualquier reactivo o producto) dará como resultado una rápida generación de gases, dispersión de la mezcla de reacción en combustión y, a veces, incluso una explosión. Las temperaturas de reacción demasiado bajas se pueden aumentar añadiendo oxidantes adecuados (por ejemplo, cuando se produce silicio a partir de arena), y las temperaturas demasiado altas se pueden reducir utilizando refrigerantes y/o caudales de escoria adecuados. El fundente comúnmente utilizado es el fluoruro de calcio, porque sólo reacciona en un grado mínimo, tiene un punto de fusión relativamente bajo, tiene una viscosidad de fusión baja a altas temperaturas (aumentando así la fluidez de la escoria) y forma * * * cristales con óxido de aluminio. . Sin embargo, el exceso de flujo diluirá los reactivos hasta el punto en que no se pueda mantener la combustión. El tipo de óxido metálico también tiene un impacto significativo en la energía producida; cuanto mayor es la valencia de oxidación, mayor es la energía producida. Un buen ejemplo es la diferencia entre el óxido de manganeso (IV), que produce temperaturas excesivamente altas, y el óxido de manganeso (II), que apenas puede sostener la combustión, para obtener buenos resultados se deben utilizar ambos en una mezcla de óxidos en una proporción adecuada; .
La velocidad de reacción también se puede ajustar según el tamaño de las partículas; las partículas gruesas se queman más lentamente que las finas. Este efecto es más pronunciado para las partículas que necesitan calentarse a temperaturas más altas para comenzar a reaccionar.
En condiciones adiabáticas, cuando no se pierde calor al medio ambiente, la temperatura alcanzada en una reacción se puede estimar utilizando la ley de Hess, calculando la energía producida por la reacción misma (restada de la entalpía de los productos). la entalpía de los reactivos), menos la energía gastada en calentar los productos (según sus calores específicos, cuando las sustancias sólo cambian de temperatura, y sus entalpías de fusión y entalpías finales de vaporización cuando las sustancias se funden o hierven). En condiciones prácticas, la reacción disipa calor al ambiente, por lo que las temperaturas alcanzadas son ligeramente inferiores. La velocidad de transferencia de calor es finita, por lo que cuanto más rápida sea la reacción, más cercana estará a las condiciones adiabáticas en las que opera y mayor será la temperatura alcanzada. [10]
Termita
El ingrediente más común es la termita. El agente oxidante utilizado suele ser óxido de hierro u óxido de hierro. El primero genera más calor. Este último se enciende más fácilmente, probablemente debido a la estructura cristalina del óxido. Agregar óxido de cobre u manganeso puede facilitar el encendido. [9]
Termita de hierro (III)
Termita de cobre
La termita de cobre se puede preparar utilizando óxido cuproso u óxido de cobre. La velocidad de combustión es muy rápida y el punto de fusión del cobre es relativamente bajo, por lo que la reacción produce una gran cantidad de cobre fundido en un corto período de tiempo. La reacción de la termita de cobre (ii) puede ser tan rápida que la termita de cobre puede considerarse un polvo instantáneo. Puede producirse una explosión que expulse gotas de cobre a distancias considerables.
La termita de cobre(I) tiene usos industriales, como soldar conductores de cobre gruesos, y también se utiliza en el empalme de cables.
Termita
La termita es una termita basada en un oxidante a base de sal (normalmente un nitrato, como el nitrato o el peróxido de bario).
En comparación con la termita convencional, la termita arde con llama y liberación de gas. La presencia del oxidante hace que la mezcla sea más fácil de encender y mejora la penetración del combustible en el objetivo, ya que el gas desprendido expulsa la escoria y proporciona agitación mecánica. Este mecanismo hace que la termita sea más adecuada para fines de combustión, mientras que los materiales termoestables son más adecuados para daños de emergencia en equipos sensibles (como equipos criptográficos) porque el efecto de la termita está más localizado.
Aplicación de la aplicación
El calor liberado durante la reacción de la termita puede derretir y hacer fluir metales de alto punto de fusión, por lo que el método de la termita se usa ampliamente en proyectos de soldadura de emergencia, como la conexión de rieles. en un párrafo largo. Además, el método de la termita también es un medio importante para fundir metales de alto punto de fusión como el vanadio, el cromo y el manganeso.
La termita no sólo se utiliza para soldar rieles y fundir metales refractarios, sino que también es muy utilizada en el ámbito militar. Por ejemplo, el componente termita se carga en la cabeza y la boquilla del proyectil. Debido a la temperatura de reacción extremadamente alta, se utiliza para fabricar bombas incendiarias, que pueden derretir armaduras y aumentar considerablemente su letalidad. El libro "Rocket Launcher", escrito por un ex científico soviético, decía que la carga de la ojiva del cohete contiene termita.
En el Museo Militar de la Revolución Popular China, se exhibieron cascos y carabinas estadounidenses fundidos. A excepción de los cohetes, ninguna otra bomba tiene tanta energía.
Además, cuando otros elementos se mezclan con óxidos metálicos y se encienden, también se producirá una fuerte reacción redox, y el efecto es similar a la reacción de la termita. Los elementos pueden ser aluminio, magnesio, calcio, titanio, silicio y boro, y no se limitan a metales, pero los óxidos metálicos pueden ser trióxido de boro, dióxido de silicio, trióxido de cromo, dióxido de manganeso, óxido férrico y trióxido de hierro, y cobre. tetróxido de plomo. A veces, estas reacciones también se denominan "método magnesotérmico", "método silicotérmico", "método calcotérmico" y "método carbotérmico", según el agente reductor de la reacción.