Thermiet

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie

Thermiet

Thermiet is een mengsel van een metaalpoeder en een fijn verdeeld metaaloxide. In dit mengsel moet aan de voorwaarde worden voldaan, dat het metaalpoeder minder edel is dan het metaal in het metaaloxide. Anders kan de zogenaamde thermietreactie niet verlopen.

De redoxreactie die verloopt bij het aansteken van thermiet, is de overdracht van zuurstofatomen. Deze verhuizen van het metaaloxide naar het andere metaal. Hierbij komt zeer veel warmte vrij. Temperaturen van boven de 3000 K zijn niet ongewoon. Hierbij ontstaat het oxide van het metaal dat eerst ongebonden in het mengsel zat en het pure metaal in vloeibare vorm, afkomstig van het metaaloxide. De reactie verloopt meestal vlot maar doorgaans niet explosief.

Het bekendste en meest gebruikte thermietmengsel is een mengsel van aluminiumpoeder en ijzer(III)oxide. Dit geeft de volgende reactie:

Fe₂O₃(s) + 2Al(s) → Al₂O₃(s) + 2Fe(s); ΔH = -851.5 kJ/mol

Dit is een zgn. redoxreactie. Bij thermietlassen wordt deze reactie gebruikt; het overgebleven gesmolten ijzer vormt een nieuwe lasverbinding.

Het mengsel is in 1893 voor het eerst gemaakt door de scheikundige Hans Goldschmidt, die het in 1895 patenteerde.

Thermiet wordt vooral gebruikt waar de enorme warmte nodig is, bijvoorbeeld in brandgranaten voor het vernietigen van informatie en technologie die in verkeerde handen dreigt te vallen, voor het lassen van spoorstaven en het lassen onder water. Ook wordt thermiet gebruikt om metalen eenvoudig vrij te maken uit hun oxides. Een misverstand is dat thermiet wordt gebruikt in een thermische lans. Hierbij wordt gewoon ijzer gebruikt.

De ontsteking van het mengsel is niet zo eenvoudig. Er is zeer veel warmte nodig om de reactie te starten. Zelfs roodgloeiend thermiet zal niet ontbranden, het moet witgloeiend (ca. 2000-2500 K) zijn. Het kan bijvoorbeeld met een stukje brandend magnesiumlint worden gedaan. Sommige thermietgebruikers geven de voorkeur aan het chemisch aansteken van thermiet. Dat gebeurt bijvoorbeeld door middel van een hoopje kaliumpermanganaat en enkele druppels glycerine.

Eenmaal aangestoken kan de reactie niet geblust worden - in deze reactie is er sprake van een overdracht van een of meerdere zuurstof-atomen, dus er wordt geen zuurstof uit de lucht gebruikt. Met water blussen heeft vaak zelfs een averrechts effect: door de hoge temperatuur dissocieert water in zuurstof en waterstof, waardoor de reactie alleen maar heviger wordt en er zelfs explosiegevaar ontstaat. Thermietmengsels, die wat vochtig zijn, zijn daarom bijzonder gevaarlijk. Grote voorzichtigheid en een vooruitziende blik zijn dus nodig bij het hanteren van thermiet.

In het leger wordt er ook gebruikgemaakt van een bepaald mengsel waarin thermiet zit. Het mengsel heet Thermate-TH3 en zit in de ANM-14 granaat. Dit bestaat uit 68.7% thermiet, 29.0% bariumnitraat, 2% zwavel en 0.3% bindmiddel.

Soort Thermiet:	Oxide:	Metaal:	Reactievergelijking	Gewichtsverhouding:	Brandsnelheid:	Lichtopbrengst:
IJzer	IJzer(III)oxide	Aluminium	Fe₂O₃ + 2Al --> Al₂O₃ + 2Fe	3 : 1	Zeer snel	Hoog
Koper	Koper oxide	Aluminium	3CuO + 2Al --> Al₂O₃ + 3Cu	4,42 : 1	Extreem snel	Hoog
Titanium	Titaan oxide	Aluminium	3TiO₂ + 4Al --> 2Al₂O₃ + 3Ti	2,22 : 1	Zeer langzaam	Zeer hoog
Antimoon	Antimoon oxide	Aluminium	Sb₂O₃ + 2Al --> Al₂O₃ + 2Sb	5,4 : 1	Langzaam	Extreem hoog