مدیر ارشد رایشمند چهارشنبه ۲۴ اردیبهشت ۱۴۰۴ ۴ دقیقه مطالعه دسته‌ها: شیمی

واکنش ترمیت چیست؟ از اکسید آهن و آلومینیوم تا آتشی تماشایی

واکنش ترمیت یکی از جذاب‌ترین و دیدنی‌ترین واکنش‌های شیمیایی است که می‌توانید امتحان کنید. در واقع، شما در حال سوزاندن فلز هستید، اما با سرعتی بسیار بیشتر از اکسیداسیون معمولی. این واکنش نسبتاً ساده است و کاربردهای عملی نیز دارد (مثلاً، جوشکاری). از امتحان کردن آن نترسید، اما حتماً نکات ایمنی را رعایت کنید، زیرا این واکنش به شدت گرمازا است و می‌تواند خطرناک باشد.

نکات کلیدی که باید بدانید:

واکنش ترمیت شامل مخلوط کردن پودر آلومینیوم با اکسید آهن برای تولید گرما و نور شدید است.
برای شروع واکنش ترمیت، حرارت بسیار بالایی مورد نیاز است، مانند شعله‌ی یک مشعل پروپان یا نوار منیزیم.
رعایت نکات ایمنی بسیار مهم است، از جمله استفاده از وسایل حفاظتی و دور ماندن از واکنش.

اکسید آهن و پودر آلومینیوم: مواد اولیه آتش‌بازی!

ترکیب ترمیت از پودر آلومینیوم و یک اکسید فلزی، معمولاً اکسید آهن، تشکیل شده است. این مواد را معمولاً با یک چسب (مانند دکسترین) مخلوط می‌کنند تا از جدا شدن آن‌ها جلوگیری شود، اگرچه می‌توانید مواد را درست قبل از مشتعل کردن بدون استفاده از چسب مخلوط کنید. ترمیت تا زمانی که به دمای احتراق خود نرسد پایدار است، اما از آسیاب کردن مواد با هم خودداری کنید.

Etch-a-Sketch منبعی غیرمنتظره برای آلومینیوم!

برای شروع به مواد زیر نیاز دارید:

50 گرم پودر ریز Fe2O3
15 گرم پودر آلومینیوم

نکته مهم: اگر نمی‌توانید پودر آلومینیوم را پیدا کنید، می‌توانید آن را از داخل یک اسباب‌بازی Etch-a-Sketch بازیابی کنید. همچنین، می‌توانید فویل آلومینیومی را در مخلوط‌کن یا آسیاب ادویه خرد کنید.

احتیاط! آلومینیوم سمی است. برای جلوگیری از استنشاق پودر یا تماس آن با پوست خود، از ماسک و دستکش استفاده کنید. لباس‌ها و وسایلی را که ممکن است در معرض پودر قرار گرفته‌اند، بشویید. پودر آلومینیوم بسیار واکنش‌پذیرتر از فلز جامدی است که هر روز با آن سروکار دارید.

از اکسید آهن به شکل زنگ‌زدگی یا مگنتیت می‌توان استفاده کرد. اگر در نزدیکی ساحل زندگی می‌کنید، می‌توانید با کشیدن یک آهن‌ربا در شن و ماسه، مگنتیت به دست آورید. منبع دیگر اکسید آهن، زنگ‌زدگی (مثلاً از یک تابه چدنی) است.

هنگامی که مخلوط را تهیه کردید، تنها چیزی که نیاز دارید یک منبع حرارتی مناسب برای مشتعل کردن آن است.

اجرای واکنش ترمیت: شعله‌ای برای تجربه‌گران!

لحظه‌ی باشکوه واکنش ترمیت

واکنش ترمیت دمای احتراق بالایی دارد، بنابراین برای شروع واکنش به حرارت جدی نیاز است.

مشعل گاز پروپان یا MAPP: می‌توانید مخلوط را با یک مشعل گاز پروپان یا MAPP روشن کنید. در حالی که مشعل‌های گاز حرارت ثابت و قابل اعتمادی را ارائه می‌دهند، باید احتیاط کنید. معمولاً باید خیلی به واکنش نزدیک باشید.
نوار منیزیم: می‌توانید از یک نوار منیزیم به عنوان فیوز استفاده کنید.
فشفشه: می‌توانید مخلوط را با یک فشفشه روشن کنید. در حالی که فشفشه یک گزینه ارزان و در دسترس است، منبع حرارت ثابتی را فراهم نمی‌کند. اگر از فشفشه استفاده می‌کنید، فشفشه‌های "سایز بزرگ" را به جای نسخه‌های کوچک و رنگی انتخاب کنید.
پودر بسیار ریز: اگر از اکسید آهن (III) و آلومینیوم بسیار ریز استفاده می‌کنید، می‌توانید مخلوط را با یک فندک یا جعبه کبریت روشن کنید. برای جلوگیری از سوختگی ناشی از شعله، از انبر استفاده کنید.

پس از اتمام واکنش، می‌توانید از انبر برای برداشتن فلز مذاب استفاده کنید. از ریختن آب روی واکنش یا قرار دادن فلز در آب خودداری کنید.

واکنش شیمیایی دقیقی که در واکنش ترمیت دخیل است به فلزاتی که استفاده کرده‌اید بستگی دارد، اما اساساً در حال اکسید کردن یا سوزاندن فلز هستید.

واکنش شیمیایی ترمیت: پشت پرده آتش!

نمونه‌ای از واکنش ترمیت در یک تابه چدنی.

اگرچه اکسید آهن سیاه یا آبی (Fe3O4) بیشتر به عنوان عامل اکسید کننده در واکنش ترمیت استفاده می شود، اما می توان از اکسید آهن (III) قرمز (Fe2O3)، اکسید منگنز (MnO2)، اکسید کروم (Cr2O3) یا اکسید مس (II) نیز استفاده کرد. آلومینیوم تقریباً همیشه فلزی است که اکسید می شود.

واکنش شیمیایی معمول به این صورت است:

Fe2O3 + 2Al → 2Fe + Al2O3 + گرما و نور

توجه داشته باشید که این واکنش هم نمونه ای از احتراق است و هم یک واکنش اکسیداسیون-احیا. در حالی که یک فلز اکسید می شود، اکسید فلز احیا می شود. با افزودن منبع اکسیژن دیگر می توان سرعت واکنش را افزایش داد. به عنوان مثال، انجام واکنش ترمیت روی بستری از یخ خشک (دی اکسید کربن جامد) منجر به نمایشی تماشایی می شود!

نکات ایمنی واکنش ترمیت: خطر را جدی بگیرید!

واکنش ترمیت را از دور تماشا کنید!

واکنش ترمیت به شدت گرمازا است. علاوه بر خطر سوختگی ناشی از نزدیک شدن بیش از حد به واکنش یا پرتاب شدن مواد از آن، خطر آسیب به چشم در اثر نگاه کردن به نور بسیار روشن تولید شده نیز وجود دارد.

فقط واکنش ترمیت را روی سطحی مقاوم در برابر آتش انجام دهید. لباس محافظ بپوشید، از واکنش دور بایستید و سعی کنید آن را از راه دور مشتعل کنید.