Handhabung & Technik Thermit ?

Kommt drauf an.Beides war fein gekörnt, und rost ist ja eigentlich nichts anderes, als oxidiertes eisen, und eisensoähne sind ja auch brennbar.Vielleicht braucht es ja nur eisenspähne, damit es nicht ganz so heftig wird???

 

Die heftige Reaktion ist ganz simpel zu erklären: da treffen 2000°C heisses Eisen und -irgendwas, sagen wir mal -4°C kaltes Eis aufeinander. Dadurch entsteht schlagartig eine grosse Menge an Wasserdampf die den Eisblock einfach zertrümmert, im Prinzip also n physikalisches Phänomen

Die Chemie dahinter basiert darauf, dass Stoffe wie Aluminium starke Reduktionsmittel sind, und potentiellen Oxidationsmitteln den Sauerstoff entziehen wollen. (auf Elektronenkonfigurationen etc. geh ich jetzt mal nicht ein)
Dadurch brennt Magnesium auch in Kohlendioxid-Atmosphäre, unter Wasser etc. Überall wo Sauerstoff vorhanden ist (auch in Verbindungen) kann auch was brennen und wenn die entsprechenden Reaktionspartner aufeinandertreffen, dann sogar ohne Startenergie. (z.B. feinstes Magnesium oder Aluminiumpulver und Luftfeuchtigkeit....)

Beim Thermit braucht es einen Startimpuls um die Reaktion zwischen Alu und Eisenoxid in Gang zu bringen, der kann zum Beispiel per Wunderkerze erfolgen.

 

Oder vereinfacht gesagt: Aluminium = Brennstoff, Eisenoxid = Oxidator.

Fe2O3 + 2 Al -> 2 Fe + Al2O3 + Energie

Braucht man dafür eigentlich einen Schein?

 

Ich hab ja extra versucht Formeln zu vermeiden

Nein für so etwas braucht man keinen Schein, ist ganz normale Chemie und wird tagtäglich weltweit an Schienen durchgeführt...ist nämlich das Standardverfahren fürs Schienenschweißen

 

Jo die Aluminuthermie ist schon nett, kann man fertig in 500g Packs kaufen aber selber gemacht ists meisst noch billiger.. Man kanns auch noch mit anderen Oxiden durchführen mit Zink z.b

 

Solche Fragen finde ich klasse, zumal gerade die Thermit-Reaktion eine der beeindruckensten Versuche der Schulchemie ist. Ja, was soll ich noch sagen, eigentlich ist alles von den Vorrednern im großen und ganzen beantwortet Vielleicht noch einpaar Hintergrundninfos: Die Eisenschmelze hat eine Temperatur von ungefähr 2400°C. Die stark exotherme Reaktion beruht auf der großen Sauerstoffaffinität von Aluminium (starkes Reduktionsmittel), weswegen sogar der Sauerstoff aus Eisenoxid (was kein Oxidationsmittel im pyrotechnischem Sinne ist) "abgenommen" wird. Sozusagen eine Desoxidation.... Die Sauerstoffaffinität ist so stark, dass, wenn man fein verteiltes Aluminium mit flüssigem Sauerstoff übergießen würde, es zu einer Explosion kommt. Aber die Thermit-Reaktion ist schon beeindruckend...

Gruß
flow

 

kann eigentlich mit allen metalloxiden durchgefuehrt werden,bei manchen brauchts halt mehr bei manchen weniger aktivierungsenergie..

meine theorie warum der eisblock so schoen explodiert waere das das wasser bei diesen extrem hohen temperaturen in wasserstoff und sauerstoff aufgespalten wird, was zusammen bekanntlich ein explosionsfaehiges gemisch names knallgas ergibt

 

Hallo,

ja die Thermit-Reaktion ist faszinierend. Allerdings kann sie bei weitem nicht mit allen Metallen durchgeführt werden - nur denen, die edler als Aluminium sind (vereinfacht ausgedrückt). Mit Bor z.B. ist sie aber trotzdem sehr hübsch anzusehen, Silizium ergibt schöne kristalline Produkte und noch ein paar kommen in Frage - zur Gewinning von Lithium aus Lithiumoxid wäre sie aber beispielsweise ungeeignet.

Die" Explosion" hat nichts mit einer Knallgasreaktion zu tun. Dei Temperatur ist zwar hoch, aber nicht hoch genug und vor allem zu kurzfristig, um nennenswerte Mengen von Wasser zu spalten. 18mL Wasser geben 22L Gas - daher erzeugen kleine Mengen verdampfendes Wasser unglaubliche Drücke.

Gruß,

ivhp

 

Da möchte ich doch einmal mit der grossen Haarspalteraxt schwingen (ganz selten hab ich das Verlangen mal )

18,0152g Wasser ergeben ca. 22,4L Gas bei 0°C und 1013mbar

Je wärmer, desto mehr Gas (bei gleichbleibendem Druck) was zu höherem Druck führt, wenn das Volumen konstant bleibt.


Das nur der Vollständigkeit halber, nix für ungut

 

dem wage ich mal zu widersprechen.. wenn 3000° von brennendem magnesium ausreichen, sollten die min. 2500° der thermitreaktion das auch tun, ausserdem geschieht sowas in sekundenbruchteilen, also ich glaube nicht das die dauer der hitze einwirkung da eine grosse rolle spielt

 

@flowaro: ich glaub, ich bin auf der falschen schule. wir haben bis jetzt nur irgendwelche
langweiligen "farbexpeimente" gemacht oder mal bissel schaum.

bei "clever" haben die auch mal mit thermit nen motorblock durch gebrannt! und gezeigt, dass man das nicht so einfach löschen kann

sehr interessant das ganze, würde ich egrne mal live sehen.

gruß powerfluse

 

Hallo Fluse,

ja, es ist doch stark abhängig, welchen Lehrer man hat... ...ich empfand Chemie schon immer sehr interessant und hatte auch damals ein ziemlich sehr gut eingerichtetes Gartenhäuschen bei meinen Eltern Als dann jener Versuch auch in der Schule durchgeführt werden sollte, hatte ich kurzerhand die Regie übernommen, da die Lehrerin es nicht gebacken bekommen hat, den „Thermithaufen“ in Brand zu setzen Ich seh' Sie heute noch vor mir, "bis Du Dir sicher, dass das funktioniert...." ..na klar und schwupdiwup ging die Lutzi ab


Es gibt so viele schöne Versuche... schade dass in vielen Schulen sehr zögerlich damit umgegangen wird, da viele Lehrer es einfach zeitlich nicht schaffen, Versuche vorzubereiten. Denn wer arbeitet gerne am Nachmittag freiwillig in der Schule, wenn Klassenarbeiten, Stundenvorbereitungen etc. zuhause warten - Am Geld mangelt es nämlich nicht unbedingt.

@Eisblockexplosion: Ich habe es selbst leider noch nie gesehen, würde aber auch eher an verpuffendes Wasser denken, als an eine "Knallgasreaktion"....



Gruß
flow

 

Hmmm, gebe ich meinen Senf auch mal dazu... trotz meiner bescheidenen Chemiekenntnisse.

-> Was sich da abspielt nett sich Redoxreaktion. Ein Stoff wird reduziert, während ein anderer oxidiert (siehe Formel oben). Dabei entsteht besagte exotherme Energie (Wärme)

-> Die Wärme schmilzt nun das Wasser und lässt es nahtlos in den Gasförmigen aggregatzustand übergehen (1L Wasser = 1700L Wasserdampf)

-> Die Reaktionswärme hat aber noch einen weiteren Effekt: Ab ca. 2000C° zersetzt sich Wasser wieder in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff. Dabei entsteht Knallgas (in seiner perfekten Mischung) Dieses reagiert sofort wieder zu Wasser -> Knallgasexplosion.

Desswegen auch das "Bumm" beim Expetiment...

 

Die Energie, die benötigt wird, um das Wasser in seine Bestandteile zu zerlegen (wie auch immer), ist aber exakt dieselbe wie die Energie, die bei der Knallgasreaktion wieder freigesetzt wird. Also kommt aus der Gesamtreaktion Spalten+Reagieren gar keine neue Energie.
Es sei denn, das Wasser reagiert mit dem Metall, es entsteht Wasserstoff und dieser reagiert dann mit Sauerstoff aus der Umgebungsluft.

 

Auch hier ein passender (ordnungsgemäß durchgeführter) Bericht:

http://www.youtube.com/watch?v=rdCsbZf1_Ng&mode=related&search=

Gruß,
Alex

 

Richtig! Die Energie, die zum Zersetzen des Wassers benötigt wird, wird in Form von Wärne zugeführt. Dabei entsteht sicher ein beträchtlicher Anteil an Wasserdampf. Das entstehenden Knallgas reagiert aber umso schneller. Es wird die gleiche Energie, die zum Zersetzen eingebracht wurde wieder freisetzen (Abzüglich einiger minimaler Verluste durch Wärme). Die Umsetzung von Knallgas hat schließlich nur 500-600C°. Aber diese Energie wird dann in deutlich kürzerer Zeit Freigesetzt.

Das ist dann sicher zu werten, wie bei Explosivstoffen mit unterschiedlicher Fortpflanzungsgeschwindigkeit.

Die Verbidung von Sauerstoff mit den Eisen ist sicher nicht abwägig, würde aber die Reaktionsenergie mindern, da dann ein nicht optimales Gemisch von Sauerstoff zu Wasserstoff vorliegt.

ICh denke, die Kombination aus plötzlich freiwerdendem Wasserdampf un der Knallgasreaktion werden schon für diesen Effekt verantwortlich sein.

 

Für alle, die sich das Thermit-Experiment von Clever nochmal ansehen wollen:
http://www.sat1.de/comedy_show/clever/bildervideos/videos/content/09235/

das vorletzte Video ganz unten.

Viel Spass dabei .

 

Also, bei der Reaktion von brennendem Magnesium mit Wasserdampf reagiert eben das Wasser mit dem Magnesium zu Magnesiumoxid und Wasserstoff. Der dabei freiwerdende Wasserstoff lässt sich entzünden. Man kann bei diesem Versuch sehr einfach "beweisen", dass es sich nicht um die thermische Spaltung des Wassers handelt, da man bei einem einfachen Versuchsaufbau etwas Wasser im Reagenzglas erhitzt und im oberen Drittel des Reagenzglases Magnesiumband bis zur Entzündung erhitzt. Das Reagenzglas ist mit einem durchbohrten Stopfen versehen, in dem ein Glasrohr steckt - an dessen Spitze kann man den entstehenden Waserstoff entzünden. Würde Knallgas entstehen, würde die Mischung in das Reagenzglas zurückzünden und nicht ruhig abbrennen.
Den gleichen Effekt hat man auch bei einer Magnesiumfackel, die Wasserstoff (und kein Knallgas) entwickelt.

Die Temperatur würde schon ausreichen, um Wasser zu spalten (Bei 3000 K 14% im Gleichgewicht, es handelt sich dabei um eine Gleichgewichtsreaktion), allerdings muss dabei der Dampf (der ganze Dampf, nicht nur das bisschen, was mit der Magnesiumflamme nahe kommt) auf die Temperatur erhitzt werden, ohne, dass er Kontakt zum Magnesium hätte.

Das ganze mal mit ein paar Zahlen: Bei 2000K sind 0,58 % vom Wasser aufgrund thermischer Spaltung zu H2 und O2 gespalten. Das aber auch nur dann, wenn der Dampf tatsächlich 2000K hätte, nicht das flüssige Eisen. Das Verdampfen des Wassers kühlt aber unglaublich ab, ich würde also sogar bezweifeln, ob der entstehende Dampf überhaupt in diesen Temperaturbereich kommt.
Aber angenommen, es käme in den Temperaturbereich, würden aus 100 mL vollständig so hoch erhitzen Wassers 0,6 L Wasserstoff entstehen - aufgrund der Temperatur aber aus den 0,1 L Wasser 122 L (!) Wasserdampf (alles grob überschlagen) - oder in andren Worten: aus einer Kaffeetasse Wasser entsteht genug Dampf, um 12 Wassereimer zu füllen - und das Volumen "muss halt irgendwo hin". Ein eindrucksvolles Beispiel dafür ist, wie Wasser mit heissem Fett "hochgeht" (auch ohne Entzündung bei 200-300 °C). Ob man dabei die 0,6 L verbrennenden Wasserstoff noch bemerkt, wage ich zu bezweifeln.

Dass Eisen bei der Temperatur mit dem Wasser reagiert, halte ich wie angesprochen schon für deutlich wahrscheinlicher. Allerdings würde ich auch da den Einfluß des entstehenden Wasserstoffs als kaum bemerkbar einstufen, die "Explosion" ist m.E. schlicht die gewaltige Volumenzunahme.

Gruß,

ivhp

 

Hallo Julia... damit hätte ich ehrlich gesagt nicht wirklich gerechnet:shocked:... aber ok, auch hier, wie beim Pro7-Film gilt natürlich: "viel hilft viel".... und so eine Ladung flüssiges Eisen möchte ich nicht auf die Mütze bekommen.... auch wenn diese Sendungen ständig übertreiben müssen (und ich möchte nicht wissen wie viele Epigonen das animiert) ist es doch eine gute Abschreckung.