Termit (chemie)

Vzorek termitu.

Termit (thermit, thermite) je pyrotechnická směs, hořící vysokou teplotou. Označení termit se používá především pro směs práškového hliníku (pyrohliníku) a oxidu železitého, ale i pro jiné pyrotechnické směsi, s práškovým kovem a oxidem jiného kovu. Reakce hoření termitu je typická tím, že vzniká vysoká teplota 2000 až 3000 °C (je silně exotermická), hoření probíhá beze vzniku plynných zplodin (bezplamenné hoření) a struska je v tekutém stavu. Termit hoří i bez přístupu vzdušného kyslíku a dokonce i pod vodou.

Hoření termitu se zakládá na aluminotermické reakci (redox systém), kde redukční činidlo je práškový hliník a oxidační činidlo oxid kovu.

2 Al + Fe₂O₃ → 2 Fe + Al₂O₃

8 Al + 3 Fe₃O₄ → 9 Fe + 4 Al₂O₃

Termit byl objeven v roce 1893. Nejčastější složení termitu je: 25 % pyrohliníku a 75 % oxidů železa (okují). Pyrohliník je prášková forma hliníku, u které se vyžaduje především malý obsah nečistot a vhodný tvar zrn. Okuje jsou směsí oxidů železa, které vznikají například při jeho zpracování na válcovacích stolicích a kutí. Termit s takovýmto složením má nevýhodu ve velmi vysoké zápalné teplotě: 800 až 1300 °C, takže vyžaduje účinný prostředek pro zapálení.

Použití termitu

Hoření termitu.

Použití termitu ke svařování kolejnic.

V průmyslu se termity používají na přípravu některých těžko tavitelných kovů, například manganu nebo chromu podle rovnic

3 Mn₃O₄ + 8 Al → 4 Al₂O₃ + 9 Mn

Cr₂O₃ + 2 Al → Al₂O₃ + 2 Cr

V minulosti (a i dnes) se práškový termit používá na sváření kolejnic. Práškový termit se nasype do speciální nádoby a zapálí, po vyhoření termitu se roztavené železo rozpustí do formy, ve které byly napřed umístěny konce kolejnic a tam vytvoří mezi nimi kvalitní svár. Další použití termitu jsou tzv. termitové dmuchavky - obvykle uzavřené nádoby s lisovaným termitem s nízkou emisí plynů a počinovou složí s elektrickým palníkem ve spodní, otevřené, části. Po zapálení odtékající tavenina prohřívá a propaluje materiál, na kterém je nádoba postavena. Jiným použitím jsou tzv. žárové zápalky - obvykle hliníkové trubičky plněné termitem a počinovou složí + hlavičkou po frikci nebo elektrickým palníkem.

Termit se používá ve vojenství jako zápalná látka - náplň zápalných malorážových pum, zápalně-průbojných střel a zápalných granátů. Náplně municí obsahují zpravidla směs 50-80 % termitu a pomocných látek, které zlepšují vlastnosti při výrobě i při použití. Příklad termitu pro letecké bomby: 24 % pyrohliníku, 50 % oxidů železa (okují) a 26 % dusičnanu barnatého. Přísada dusičnanu snižuje zápalnou teplotu termitu na 500-700 °C, plyny vznikající při hoření zvyšují zápalné schopnosti termitu a baryum zvyšuje tekutost strusky. Část hliníku může být též nahrazena hořčíkem a ferosiliciem. Z kovových příměsí mohou termity obsahovat např. vápník, z jiných např. inertní lehká tavidla, která na povrchu vytvářejí kompaktní strusku a zabraňují úniku tepla do okolí a tak zvyšují teplotu v podkladové reakční zóně. Pro dokonalejší využití pumy se jako obalový materiál obvykle využívají slitiny hořčíku a hliníku (elektrony).

Směsi podobné termitům se ve vojenské pyrotechnice používají též jako osvětlovací a signální světlice, a v civilní a zábavné pyrotechnice například při ohňostrojích.

Termit (nebo Thermate – viz dále) může být použit žháři pro úmyslné způsobení požáru. Po zlikvidování požáru patří mezi standardní postupy zjistit jeho možná ohniska a hledat stopy po těchto dvou chemických látkách.

Thermate

Thermate je komerční verze termitu, která obsahuje přídavek síry, která způsobuje ještě rapidnější a agresívnější hoření a snižuje teplotu nutnou pro zahájení reakce.

Český název jsou termáty a jde o pyrotechnické slože s velkým obsahem kovu (hliník, hořčík, ferosilicium). Snáze se zapalují a používají se jako počinové směsi pro zažehnutí termitů a jiných složí (např. TPH). Typické je použití také v pyrotechnických zápalkách. Jako nejběžnější oxidační činidlo snižující teplotu zapálení kovových směsí je používán dusičnan barnatý.

Malý přídavek síry v průmyslových termitech slouží především ke snížení jiskřivosti směsi během hoření, které způsobuje redukované železo a odvádí se tak zbytečně teplo z taveniny. Nesmí ji být moc, jinak by zase došlo ke zbytečné emisi plynů a stejnému efektu.

Nanotermit

Jako nanotermit se nazývá termit (nebo thermate), jehož složky jsou smíchány a promíseny mnohem dokonaleji než u běžného termitu, do jemného prášku. To umožňuje jeho větší efektivitu při použití, rychlejší a intenzivnější reakci a větší účinnost při hoření. Reakce s ním coby reaktantem může uvolnit více energie než dynamit. Jeho příprava je náročná vzhledem k pokročilým technologickým postupům; nejkvalitnější nanotermit pochází jen z několika málo civilních a vojenských laboratoří.

Plamen

Jak termit tak thermate hoří silně oranžovým plamenem, bohatým na jiskry z agresivní exotermické oxidace. Ta se během několika sekund ustálí na teplotě přes 2000 °C; uvolněná energie z hoření dokáže např. tavit ocel či jiné kovy s vysokým bodem tání. Termit a termáty hoří bílým oslnivým plamenem, často jiskřivým z hořícího znovuzapáleného železa z redukce. Pokud hoří oranžově nebo žlutě, obsahuje soli sodíku, např. ve formě oxidačního činidla nebo tavidla.

U ocele mohou být její drobné úlomky roztavené hořením odhozeny (řádově decimetry) od místa reakce, při čemž vytvoří drobné kuličky, veliké řádově od několika nanometrů až jednoho milimetru v průměru (kulový tvar je dán snahou roztavené oceli zaujmout co nejmenší povrch k danému objemu vlivem povrchového napětí – po odvržení z centra žáru se „kapka“ oceli ochladí a v této podobě již zůstane).

Odkazy

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Termit (chémia) na slovenské Wikipedii.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu termit na Wikimedia Commons