Proces, w którym tlenkitlenkitlenki zostają zredukowane za pomocą glinu nazywa się aluminotermiąaluminotermiaaluminotermią. Reakcja polega na zmieszaniu tlenku metalu (np. tlenku żelaza($\text{III}$), tlenku chromu($\text{III}$), tlenku manganu($\text{IV}$) czy tlenku wanadu($\text{V}$)) ze sproszkowanym glinem, a w jej wyniku otrzymuje się czysty metal (żelazo, chrom, mangan czy wanad) oraz tlenek glinu. Podczas reakcji wydziela się duża ilość energii w postaci ciepła.

R6yHvGNmCDj2a1

Zdjęcie przedstawiające tlenek żelaza(<math aria‑label="trzy">III), to jest ${\text{Fe}}_2{\text{O}}_3$ w postaci brunatnego proszku.

Reakcje te są więc silnie egzotermiczne. Temperatura dochodzi do $3000°\text{C}$, co sprawia, że powstające w reakcji metale ulegają stopieniu i występują w postaci płynnej. Dochodzi wówczas do gwałtownej redukcji tlenku metalu do czystego metalu oraz utlenienia glinu do jego tlenku. Mieszankę sproszkowanego tlenku metalu i glinu nazywa się termitemtermittermitem lub mieszanką termitową, a proces – reakcją termitową.

Jedną z najpopularniejszych mieszanek termitowych jest sproszkowany glin z tlenkami żelaza. W reakcji termitowej wykorzystuje się dwa rodzaje tlenków żelaza: tlenek żelaza($\text{III}$) oraz tlenek żelaza($\text{II}$, $\text{III}$).

• Jeżeli termit sporządzony jest z użyciem tlenku żelaza($\text{III}$), to zachodzi następująca reakcja:

której standardowa molowa zmiana entalpii reakcji wynosi $\Delta H°=-848 \frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$.

• Jeżeli termit sporządzony jest z użyciem tlenku żelaza($\text{II}$, $\text{III}$), czyli $\text{FeO}·{\text{Fe}}_2{\text{O}}_3$, to zachodzi następująca reakcja:

której standardowa molowa zmiana entalpii reakcji wynosi $\Delta H°=-3396 \frac{\text{kJ}}{\text{mol}}$.

Reakcje te mogą zachodzić samoistnie, ale często doprowadza się je do temperatury zapłonu, wynoszącej około $1000°\text{C}$, aby reakcje zachodziły szybciej. W tym celu dodaje się do mieszaniny inicjator, najczęściej $\text{Mg}$, $\text{K}$ lub $\text{S}$, i zapala się mieszaninę. Proces aluminotermii wykorzystuje się również do otrzymania metali, takich jak np. chrom lub mangan:

Ciekawostka

R4h6h2KXVYO4D

Zdjęcie przedstawiające torowisko w trakcie spawania torów, gdzie zastosowano aluminotermię. Wokół znajduje się zielony teren.

Aluminotermię wykorzystuje się w spawalnictwie (spawanie stali, np. szyn kolejowych), hutnictwie (pozyskiwanie czystych metali z rud) oraz w wojsku (w pirotechnice, np. niszczenie dział bez konieczności użycia materiałów wybuchowych).

Słownik

Bibliografia

Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej 2, Warszawa 2013.

Pazdro K. M., Chemia. Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach, Część $\text{IV}$. Chemia nieorganiczna, Warszawa 2009.