Thermit

Thermit® ist der Handelsname für ein Gemenge aus Eisen(III)oxid- und Aluminium-Pulver. Es ist normalerweise mit einem Bindemittel vermengt, um es in einer Form zu halten und Trennung zu verhindern. Es wird mit dem Thermitverfahren für verschiedene Zwecke verwendet. Es wurde von dem deutschen Chemiker Dr. Hans Goldschmidt entwickelt.

Chemischer Vorgang

Das Thermitverfahren beschreibt eine technische Anwendung einer Redoxreaktion. In einer Thermit-Reaktion wird Aluminium durch ein Oxid eines anderen Metalls, meistens Eisen, oxidiert. Die Reaktionsprodukte sind Aluminiumoxid und elementares Eisen. Die Reaktion läuft stark exotherm ab. Bei Demonstrationsversuchen erfolgt die Zündung vorteilhafterweise durch das Auftropfen von Glycerin oder Ethylenglykol auf einen Überschuss an Kaliumpermanganat, wobei die Zündung spontan und sehr sicher aber zeitlich (einige Sekunden) versetzt unter vorheriger Entwicklung weißer Wolken erfolgt. Somit ist kein gefährliches Hantieren mit Flammen nötig.

Obwohl die Ursprungsprodukte bei Raumtemperatur stabil sind, können sie sich entzünden, falls sie einer genügend großen Erwärmung ausgesetzt werden (Aktivierungsenergie). Der Brennvorgang ist eine stark exotherme Reaktion, die Produkte werden somit aufgrund der erreichten Temperaturen flüssig. Da brennendes Thermit keinen externen Sauerstoff benötigt, kann die Reaktion nicht erstickt werden und in jeder Umgebung – auch unter Sand oder Wasser! – gezündet werden. Löschversuche mit Wasser führen zur Dissoziation, und können somit Explosionen verursachen:

2H₂O → 2H₂ + O₂

Übliche Verwechselungen

Das Thermitverfahren sollte nicht mit der Sauerstofflanze verwechselt werden. Hier erfolgt die exotherme Eisenoxidation mit reinem Sauerstoff. Die Verwechslung passiert allerdings sehr leicht, da sich die Methoden sehr ähnlich sind.

Anwendungen

Die Anwendungen von Thermit-Reaktionen sind vielfältig. Die häufigste Anwendung ist die Reduktion von Eisen(III)-oxid, wobei eine Temperatur von bis zu 3000 °C überschritten wird:

Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe - 851,5 kJ/mol

Bahntechnik

Das Thermitverfahren wird auch verwendet, um Metall ohne schweres Gerät zu schweißen (Aluminothermisches Schweißen). Zum Beispiel werden damit Bahngleise an den Schienenstößen verschweißt. Hierbei wird eine bestimmte Menge Thermit in einem Schamotte-Trichter über dem mit Formsand eingeschlossenen Schienenstoß entzündet. Das nach einigen Sekunden in den Fügespalt einfließende flüssige Eisen ist ausreichend heiß, um die Schienenenden zur Verschweißung anzuschmelzen.

Waffen

Thermitgranaten und -bomben (siehe auch Elektron-Thermitstab) werden in Kämpfen als Brandmittel verwendet, da sie fähig sind, schwere Panzerung oder andere Feuerbarrieren durch Schmelzen zu durchdringen.

Reinigung

Die Reaktion kann auch verwendet werden, um z.B. Eisen- und Uranerz zu den jeweiligen Metallen zu reduzieren.

Siehe auch: Aluminothermie

Weblinks

Herstellung und Zündung eines Thermitgemisches - Experimentalchemie.de

Stoffgemisch | Schweißen