Experimenten
Online!
 



Thermiet.

Reactieproduct.
Reactieproduct: Elementair ijzer bedekt met een slak van aluminiumoxide.
Beschrijving:

Reductie van ijzer(III)oxide met behulp van aluminiumpoeder.

Apparatuur:

-Statief met klem
-Bloempotjes, Ø 55 mm (2 stuks)  + Schotel (terracotta)
-Exsiccator
-Spatel
-Weegschaal
-Reageerbuis
-Mortier & stamper
-Hamer
-Magneet

Chemicaliën:

IJzer(III)oxide: Fe2O3
Aluminiumpoeder: Al
Aluminiumfolie
Kaliumpermanganaat: KMnO4
Glycerine: C3H5(OH)3
Zand (droog)

Veiligheid:

Na ontsteken bereikt het thermietmengsel binnen korte tijd een zeer hoge temperatuur (2000-2500 °C), waarbij gloeiendheet gesmolten ijzer en andere reactieproducten meters weggeslingerd kunnen worden. Voer het experiment buiten uit, draag een veiligheidsbril en bewaar na ontsteken minimaal 5 meter afstand.

Voorbereiding:

Droog het ijzer(III)oxide, het aluminiumpoeder, de bloempotjes en het zand minimaal 24 uur in een exsiccator.

Uitvoering:

Bouw een opstelling zoals te zien op onderstaande foto's. Maak een mengsel van 29.6 gram ijzer(III)oxide en 10.0 gram aluminiumpoeder. Maak het afwateringsgaatje van het bovenste bloempotje dicht met een propje aluminiumfolie en vul het potje laag voor laag, tussendoor aanstampend, met het thermietmengsel. Gebruik de bodem van een reageerbuis om een kuiltje in het mengsel te maken. Verpoeder een spatel kaliumpermanganaat met behulp van de mortier/stamper en breng het geheel over in het kuiltje. Maak tot slot een klein(er) kuiltje in het kaliumpermanganaatpoeder en laat er, om het mengsel te ontsteken, een paar druppels glycerine opvallen. Na afkoelen kan de slak verwijdert worden met een hamer, waarna het gevormde ijzer met een magneet aangetoond kan worden.

Waarnemingen:

Enige seconden nadat de druppels glycerine op de kalium-permanganaat zijn gevallen begint de glycerine te borrelen, te roken en vliegt tenslotte, na een zestal seconden, spontaan in brand. Eén seconde later ontsteekt ook het thermietmengsel op spectaculaire wijze. (zie foto's hieronder) Nog twee seconden later smelt het propje aluminiumfolie onderin het bovenste bloempotje en stromen de witgloeiende reactieproducten in de schotel met zand. Tijdens het afkoelen verandert de kleur van het reactieproduct langzaam van wit, via geel en oranje naar donkerrood.

Foto's:

Film thermiet_beeld 100. Film thermiet_beeld 325. Film thermiet_beeld 354.
Film thermiet_beeld 368. Film thermiet_beeld 376. Film thermiet_beeld 384.
Film thermiet_beeld 447. Film thermiet_beeld 497. Film thermiet_beeld 660.

Video:

Film brandende thermiet.

Uitleg:

Thermiet is de naam van een mengsel van een metaaloxide en alminiumpoeder. Meestal worden, net als bij dit experiment, ijzer-oxiden als metaaloxide gebruikt, maar er bestaan ook andere vormen van thermiet met o.a. koper-, titaan- en antimoonoxide. Na ontsteken van het mengsel wordt tijdens de (redox)reactie aluminiumpoeder geoxideerd tot aluminiumoxide en het metaaloxide gereduceerd tot het elementaire metaal. Door de vrijkomende reactiewarmte zijn alle reactieproducten vloeibaar. Het procedé met de handelsnaam Thermit® is in 1895 gepatenteerd door de duitse chemicus professor Hans Goldschmidt en wordt nog steeds gebruikt voor het lassen van spoorstaven. De reactievergelijking is:

Reactievergelijking thermiet.

Het eindproduct na afkoelen is elementair ijzer bedekt met een slak van aluminiumoxide. De glycerine en kaliumpermanganaat worden bij dit experiment gebruikt als chemische lont. (zie ook: Oxidatie van Glycerine)

Opmerkingen:

-Thermiet kan ook ontstoken worden met een stukje magnesiumlint of een sterretje voor oud en nieuw. (niet getest)

-Omdat het bloempotje dat het thermietmengsel bevat tijdens de reactie meestal springt worden twee bloempotjes in elkaar gebruikt.