Termīts — definīcija, sastāvs, īpašības un pielietojums

Termits ir aizdedzinošs maisījums. Tas nav sprādzienbīstams materiāls, bet var degt ļoti ātri un ļoti karsti.

To veido mazāk reaktīva metāla oksīds, kas sajaukts ar vairāk reaktīvu metālu. Viens no visbiežāk sastopamākajiem maisījumiem ir dzelzs(III) oksīds-alumīnijs. Dzelzs(III) oksīds oksidē alumīniju, šajā procesā reducējoties līdz dzelzij. Alumīnijs oksidējas par alumīnija oksīdu.

Termītam var izmantot daudzus citus metālu oksīdus un metālus. Daži metāli, ko var izmantot, ir bors, magnijs, kalcijs, titāns, cinks vai silīcijs. Daži metālu oksīdi, ko var izmantot, ir vara(II) oksīds, hroma(III) oksīds, dzelzs(II,III) oksīds, mangāna(IV) oksīds, silīcija dioksīds, bora trioksīds vai svina(II,IV) oksīds. Metālu nevar izmantot kopā ar tā metāla oksīdu. Metālam jābūt reaktīvākam par oksīdā esošo metālu, citādi termīts nedarbosies.

Sastāvs un ķīmiskā būtība

Termīts ir pulverveida maisījums, parasti sastāvošs no metāla oksīda un metāla pulvera, kur metāls darbojas kā reducētājs. Klasiskā, visplašāk pazīstamā reakcija ir dzelzs(III) oksīda un alumīnija reakcija:

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

Šī reakcija ir ļoti eksotermiska — vērojama intensīva siltuma un spilgta liesma, kā arī veidojas kausēts dzelzs un alumīnija oksīda (šlaksviela).

Stoihiometriskā masu attiecība dzelzs(III) oksīdam un alumīnijam ir aptuveni 3:1 (Fe2O3 : Al pēc svara).

Īpašības

• Augsta temperatūra: reakcijas temperatūra var sasniegt ~2500–3000 °C, kas pietiek, lai izkausētu dzelzi un citus metālus.
• Nav sprādzienbīstams, bet ļoti bīstams: termīts parasti nav sensitīvs kā sprāgstvielas, tomēr reakcija rada šķidru karstu metālu un var izraisīt nopietnus ugunsgrēkus un smagus apdegumus.
• Viegli aizdedzams, ja smalki pulveri: smalkas frakcijas un labi sajaukts materiāls vieglāk aizdegas.
• Reaktivitātes prasība: metālam jābūt reaktīvākam (spējīgāk reducēt) nekā metālam oksīdā — pretējā gadījumā reakcija nenotiks.

Aizdegšanās un iniciēšana

Termīts parasti ir jāiededzina ar ļoti karstu liesmu vai/ un ar speciālu iniciatoru, jo mieža vai parastā ugunsgrēka liesma var nebūt pietiekami karsta. Izplatītas iniciēšanas metodes:

• magnija lente vai magnija skaidas (spēj sasniegt nepieciešamo temperatūru);
• speciālas termīta aizdedzes patronas (piem., kompozīcijas ar bārija nitrātu vai citiem oksidētājiem);
• elektriskie iniciatori vai zīmju brīvās metodes rūpnieciskām iekārtām.

Padoms: parastie sērkociņi vai vieglāks parasti nav pietiekami efektīvi.

Pielietojums

Termīts un tā atvasinājumi tiek izmantoti gan rūpniecībā, gan speciālās taktiskās lietošanas jomās:

• Aluminotermiska metināšana (termīta metināšana): plaši izmantota dzelzceļa sliežu savienošanā, jo tā nodrošina izturīgas, bezšuvju savienojuma vietas; arī cauruļvadu remontā un metālu labošanā.
• Metālu izkausēšana un atdalīšana: termīts var izmantot, lai iegūtu tīru metālu vai izkausētu nevēlamus metālus tehnikā.
• Ugunsgrēku izveidošana un sazāļošana: militārās un speciālās iekārtās — kā dedzināšanas līdzeklis vai bīstamu objektu iznīcināšanai (piem., ieroču iznīcināšana).
• Eksperimentālā un demonstratīvā izmantošana: ķīmijas demonstrācijas, laboratorijas pētījumi (ar stingru drošību).
• Specializētie maisījumi (termāts/thermate): pievienojot piem. svina(IV) oksīdu, sēru vai citas vielas, iegūst kompozīcijas ar īpašām griešanas vai aizdedzināšanas īpašībām.

Drošība un uzglabāšana

Termīts ir bīstams — tāpēc jāievēro stingri drošības pasākumi:

• izmantojiet atbilstošu aizsargapģērbu: ķīmisko acu aizsargus, sejas vairogu, ugunsizturīgus cimdus un apģērbu;
• iniciēt termītu tikai uz drošas, ugunsdrošas virsmas un no attāluma, izmantojot speciālu iedarbināšanas iekārtu;
• necenšieties dzēst termīta reakciju ar ūdeni — ūdens var izraisīt ūdens ātru iztvaikošanu un izspiest karstu metālu, radot pulverizētus karstus eļļas/metāla lāses; labāk izmantot smilti vai speciālus metālu uguns dzēšanas līdzekļus (piem., klases D), un izsaukt ugunsdzēsējus;
• glabājiet termītu sausā, vēsā vietā, prom no spēcīgiem oksidētājiem un uguns avotiem;
• ievērojiet vietējos likumus un normatīvus — noteiktās valstīs termīta izgatavošana un izmantošana var būt ierobežota vai aizliegta bez atļaujas.

Varianti un specializētās kompozīcijas

Ir vairāki termīta veidi atkarībā no oksīda/metāla kombinācijas un papildu piedevām. Piemēram:

• Aluminotermija: alumīnija izmantošana kā reducētājs pret dažādiem oksīdiem (visizplatītākais variants).
• Magnīttermīts: magnijs kā reducētājs — augstā reaktivitāte, citādas aizdedzināšanas prasības.
• Termāts (thermate): termītam pievieno papildu komponenšu, piemēram, perklorātus vai nitrātus, lai palielinātu karstumu vai radītu vieglāku aizdedzināšanu.

Vēsture un praktiski fakti

Aluminotermiska reakcija tika izstrādāta 19. gadsimta beigās (profesors H. H. Bessemer laikmeta attīstības un līdzīgi procesi), un to komerciāli izmantoja dzelzceļa sliežu metināšanā no 20. gs. sākuma. Rūpnieciskā aluminotermiskā metināšana ir droša un efektīva metode, ja tiek ievērotas rūpīgas drošības prasības un izmantota atbilstoša iekārta.

Kopsavilkums

Termīts ir spēcīgs eksotermisks maisījums, kurš, pareizi izmantojot, sniedz ērtu veidu izkausētu metālu ražošanai un metināšanai. Tomēr tā bīstamība — augsta temperatūra, karsta metāla šļakatas un ugunsbīstamība — prasa stingrus drošības pasākumus un likumdošanas ievērošanu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir termīts?

J: Vai termīts ir sprādzienbīstams materiāls?

J: Kas notiek, ja termītam izmanto dzelzs(III) oksīda un alumīnija maisījumu?

J: Kādi ir daži citi metālu oksīdi un metāli, ko var izmantot termītā?

J: Vai termītam var izmantot metālu ar tā metālu oksīdu?

J: Kāpēc metālu nevar izmantot kopā ar tā metālu oksīdu termītam?

J: Ko termīts sadedzina ļoti ātri un ļoti karsti?

Meklēt pēc burta