Die Thermitreaktion ist eine Redoxreaktion, bei der Aluminium als Reduktionsmittel benutzt wird, um Eisen(III)-oxid zu Eisen zu reduzieren. Das verwendete Gemisch aus Aluminiumgrieß und Eisenoxidpulver hat den Markennamen Thermit. Die Reaktion läuft sehr stark exotherm ab, also unter starker Wärmeentwicklung. Die Reaktionsprodukte sind Aluminiumoxid und elementares Eisen in glühend-flüssigem Zustand. Das Aluminiumoxid schwimmt auf dem Eisen. Die Reaktion erfolgt beispielsweise in einem Tontiegel, als Zündmittel wird Bariumperoxid mit Magnesium an einem Thermitanzünder ähnlich einer Wunderkerze benutzt.
Nach dem gleichen Verfahren (Aluminothermie) können auch andere Metalle, wie Chrom und Mangan hergestellt werden.
Geschichte
Das Thermitverfahren wurde 1894 von dem deutschen Chemiker Hans Goldschmidt entwickelt und wird bis heute zum aluminothermischen Verschweißen von Schienenstößen verwendet.
Anwendungen
Die Anwendungen von aluminothermischen Reaktionen sind vielfältig. Die häufigste Anwendung ist die Reduktion von Eisen(III)-oxid, wobei Temperaturen von über 2000 °C erreicht werden können:
Gleisbau
Vorbereitung zum Verschweißen eines Schienenstoßes (Einformen)
Thermit wird seit etwa 1920 zum aluminothermischen Schweißen und damit Fügen von Schienen an den Stößen angewendet.[1]
An die mit 2 cm Lücke fest ausgerichteten Schienen werden seitlich Gusshalbformen mit Halteblechen angepresst und mit Formsandmasse angedichtet. Mit einer Gasflamme werden dann die Schienenenden samt Form getrocknet und vorgewärmt. Der Schmelztiegel (heute oft ein fertig gefüllter Einweg-Blechkübel) mit Schamotteauskleidung wird genau über dem Einguss positioniert. Sicherheitshalber wird erst dann ein Zünder, eine Zündkirsche mit Zündschnur oder ein schon angezündetes Zündstäbchen, hinzugefügt. Das Aufsetzen einer Tiegelkappe mit Mittelloch isoliert und schützt vor Spritzern, während sich die Pulvermischung rauchend umsetzt. Früher wurde der Guss händisch ausgelöst, heute autonom. Der flüssige Stahl rinnt dabei in die Form, füllt sie und läuft an Steigkanälen über, wobei die Schienenenden etwas aufgeschmolzen werden. Nach 3 Minuten ist die Schweißstelle so weit erstarrt, dass die Form entfernt und die Bearbeitung oben durch Abscheren beginnen kann.[2][3] Zusatzstoffe wie Vanadium machen den Schweißstahl härter als den eigentlichen Schienenstahl.
Filmtipp: Thermitreaktion als Redoxreaktion – Telekolleg Chemie – Redoxreaktionen
https://www.youtube.com/watch?v=IoGUk5g-i2k (April 2017)
Das Thermitverfahren wird ab Sendminute 21 dargestellt
Filmtipp: Das Thermitverfahren Redoxreaktion
Filmtipp : Telekolleg Chemie - Redoxreaktionen
13. Chemie – Redoxreaktionen
Das Thermitverfahren wird am Ende der Sendung gezeigt.
Unterrichtsmitschrift von Merle Kootz (Klasse 9a 2017)
BASF: Der Chemie-Reporter
Wie funktioniert eine Wunderkerze?
Versuche mit Feuer gehören zu den ältesten chemischen Experimenten der Menschheitsgeschichte. Und obwohl schon Tausende Jahre alt, die Magie des Feuers hat bis heute kein bisschen nachgelassen. Wie bei der Wunderkerze. Es bereitet uns großes Vergnügen ein Stäbchen anzuzünden und ihm zuzusehen, wie es funkensprühend und leise knisternd abbrennt.
Download im April 2017 möglich unter:
oder unter:
https://www.basf.com/de/company/news-and-media/multimedia/podcasts.html
BASF: Der Chemie-Reporter
Wie funktioniert eine Feuerwerksrakete?
In some countries the new year will be welcomed with nice festive fireworks. But without chemistry, there would be no colorful stars shining in the night sky, no sparkling rain, no silver trails in the darkness.
Download im April 2017 möglich unter:
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