چگونگی انجام واکنش ترمیت به همراه دانلود فیلم آزمایش

 ترمیت چیست؟به طور کلی واكنش ترمیت به واكنشی گفته می شود كه طی آن فلز آلومینیوم با اكسید یك فلز واسطه ( معمولا آهن ) واكنش می دهد. این واكنش با ایجاد نور و گرمای حدود همراه است ، لذا می توان از آن در جوشكاری آهن استفاده كرد .فرایند واکنش احیای آلومینوترمی (Aluminothermic reaction) اکسید فلزات یک واکنش گرمازا است و در آن از آلومینیوم به عنوان عنصر احیا کننده در دماهای بالا استفاده میشود.یکی از مثالهای برجستهٔ آن احیای اکسید آهن توسط آلومینیوم به صورت زیر است:

2Al + Fe2O3 –> Al2O3 + 2Fe

ترمیت قرمز هنگامی است كه از آهن اكسیدی كه قرمز است یعنی Fe2O3 استفاده می كنند.
ترمیت سیاه، هنگامی است كه از صورت اكسید آهنی كه سیاه است یعنیFeO استفاده می كنند.

نکته ی اصلی این است که باید هر دو به صورت پودر باشند تا سطح تماس زیاد باشد و راحت بتوانند واکنش دهند.
از نظر استوکیومتری باید به نسبت یک به دو مورد استفاده قرار گیرند البته از نظر مولی نه حجمی:

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

اما به صورت چشمی و در عمل به نسبت نصف نصف یعنی 50 به 50 از این دو پودر مخلوط می نمایند:

تئوری
از آنجائیکه جامدات فلزی دارای دمای ذوب بالایی هستند برای مثال آلومینیوم دارای نقطه ذوب 660 درجه سانتیگراد و کلسیم دارای نقطه ذوب 810 درجه سانتیگراد می‌باشد، از این رو برای ذوب فلزات به منبع حرارت با درجه بالایی نیاز داریم اما به روش زیر می‌توان فلز آلومینیوم را به حالت مذاب درآورد. برای انجام این کار روی یک ظرف بزرگ پر از شن ، ظرف کوچکی پر از پودرهای مختلف و از جمله پودر آلومینیوم قرار داده می‌شود و بالای آن یک نوار باریک منیزیم بعنوان فتیله گذاشته می‌شود. با کبریت زدن به این فتیله ،بلافاصله یک شعله تماشایی و شدید بلند می‌شود و گرمای عجیبی نیز حاصل می‌گردد و بطوری که ظرف کوچک فلزی روی ظروف بزرگ پر از شن کاملا سرخ شده و محتویات آن بصورت آهن مذاب در می‌آید.

*مواد مورد نیاز:

• پودر Fe2O3

• پودر آلومینیم

• Na2O2 (سدیم پراکسید)

• ظرف سفالی (یک ظرف کوچک و ضخیم فلزی )
• پراکسید باریم

روش اجرا
برای اجرای این آزمایش پس از تهیه وسایل مورد نیاز ، ابتدا یک ظرف بزرگ فلزی نیز تهیه نموده و آن را پر از شن سازید و آزمایش را روی آن اجرا کنید تا حرارت شدید میز را نسوازند.
حال در ظرف کوچک سه قسمت اکسید فریک و یک قسمت پودر آلومینیوم ریخته و با هم خوب مخلوط کنید. سپس ، در روی این مخلوط ، به ضخامت یک سانتی متر مخلوطی از ده قسمت پراکسید باریم و یک قسمت پودر آلومینیوم بریزید و روی آن فتیله منیزیم را قرار دهید. این فتیله بشکل نوار باریکی بطول 12 سانتی متر است که وسط آن بهم پیچیده شده و دو سرش آزاد هستند و در توی پودر فرو رفته اند.
کافی است که حالا به این فتیله کبریتی بزنید تا شعله ور شده و به سرعت حرارت شدیدی ایجاد شود تا آنجا که ظرف را سرخ کرده و محتویات آن را بصورت مذاب درآورد.

دلیل انجام واکنش
با وجود عجیب بودن آزمایش ، دلیل آن ساده است. آلومینیوم با اکسیژنی که از اکسید فریک آزاد می‌شود ترکیب یافته و حرارت کافی برای تولید این گرما و ذوب محتویات آن بدست می‌آید.

بررسی واکنش ترمیت:

فرایند ترمیت را می توان با واکنش زیر نشان داد،

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

این واکنش با سوختن فیتیله فعال می شود و به صورت خود به خودی خواهد بود. این واکنش اکسیژن تولید میکند و جالب است بدانید که این واکنش احتراق حتی در نبود اکسیژن هم انجام می شود. در این واکنش به حدی گرما آزاد می شود که محصول واکنش آهن مذاب خواهد بود. گرمای ذوب آهن ۱۵۳۰ درجه سلسیوس است پس میتوان نتیجه گرفت که دما در این واکنش چیزی بیشتر یا مساوی ۱۵۳۰ درجه خواهد بود.

نکات ایمنی:

این واکنش گرمای زیاد و آهن مذاب تولید میکند و برای خاموش کردن آنبه هیچ وجه از آب استفاده نکنید.

برای دانلود فیلم آزمایش روی لینک های دانلود کلیک کنید

کاربرد واکنش ترمیت:

از این واکنش در جوشکاری خطوط راه آهن استفاده می کنند.