Reacció aluminotèrmica

De Viquipèdia
Salta a la navegació Salta a la cerca
Una reacció aluminotèrmica usant òxid de ferro (III). Les espurnes voladores que resulten de la reacció són glòbuls de ferro colat, les que creen dolls de fum en desplaçar-se.

Les reaccions aluminotèrmiques són una sèrie de reaccions químiques en les quals s'usa alumini com agent reductor a altes temperatures. Aquest procés és utilitzat industrialment per a la producció d'aliatges de ferro.[1] El més prominent exemple de la seva aplicació a escala és el de la reacció de la termita amb els oxids de ferro i d'alumini per produir ferro i/o alumini:

Fe2O3 + 2 Al → 2 Fe + Al2O3

Aquesta reacció no obstant no és rellevant per a l'aplicació més important de reaccions aluminotèrmiques, la producció de ferroaleacions. Per a la producció de ferro, un agent reductor més econòmic és utilitzat en el seu lloc, el carbó de coc, fent ús d'una reacció carbotèrmica .

Història[modifica]

L'estudi de l'aplicació d'una reacció aluminotèrmica es va iniciar amb els experiments del científic ucraïnès (en aquesta època rus) Nikolái Bekétov a la Universitat de Járkov a Ucraïna, amb la qual va provar que l'alumini restablia metalls des dels seus òxids sota altes temperatures. La reacció va ser aprofitada inicialment per a l'obtenció de metalls lliures de carboni a partir de la seva reducció des d'òxids de metalls.[1]

La reacció és altament exotèrmica, però té un elevat requeriment quant a la seva activació donats els forts llaços interatómics existents entre els sòlids, que han de ser trencats primer. L'òxid s'escalfa al costat de l'alumini en un gresol o en un forn. La reacció fora de control fa possible la producció de tan sols petites quantitats de material. Hans Goldschmidt va millorar el procés aluminotèrmic entre 1893 i 1898, mitjançant la ignició d'una barreja d'òxids de metalls afinats i pols d'alumini i una reacció iniciadora sense la necessitat d'escalfar la mescla externament. El procés va ser patentat el 1898 i ha estat usat extensivament en l'entroncament de raïls de trens i en l'obtenció d'alumini i altres metalls refinats.[1]

Usos[modifica]

Ús del termita en la soldadura de raïls.

La reacció aluminotèrmica és usada principalment en l'obtenció de ferroaleacions, per exemple ferroniobi des de la reacció entre el pentóxid de niobi i ferro o alumini, i del ferrovanadi i la seva mescla: òxid de vanadi(V) i/o alumini, en comptes de ferro.[2] Aquest procés s'inicia amb la mateixa reacció química que s'usaria per a l'obtenció d'alumini, amb la reducció de l'òxid per l'alumini:

3 V2O5 + 10 Al → 5 Al2O3 + 6 V

Altres aliatges poden produir-se de la mateixa forma amb altres òxids de metalls.[3][4][5]

Les reaccions aluminotèrmiques són majorment utilitzades en la soldadura de raïls ferroviaris en el lloc de la seva instal·lació, resultant molt útils per a instal·lacions complexes o reparacions locals en les que no es pugui usar el sistema de soldadura comuna. Una altra de les seves aplicacions més emprades és en a la soldadura de cablejat de coure per a connexions directes per preses de terra, com la seva major aplicació a part de la ferroviària. Encara és l'única forma de connexió elèctrica reconeguda per la IEEE (IEEE, Std 80-2001) com "cable continu no empalmat".

Vegeu també[modifica]

Referències[modifica]

  1. 1,0 1,1 1,2 Rudolf Fichte. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (en anglès). Weinheim, Alemanya: Wiley-VCH, 2005. DOI 10.1002/14356007.a10_305. «Ferroalloys» 
  2. Claude Dufresne and Ghislain Goyette. «The Production of Ferroniobium at the Niobec Mine MINE 1981-2001». Arxivat de l'original el 2008-12-17. [Consulta: 2 setembre 2008].
  3. Davis, Joseph R. Aluminum and Aluminum Alloys. ASM International, 1993. ISBN 978-0-87170-496-2. 
  4. Gupta, Chiranjib Kumar. Chemical Metallurgy: Principles and Practice. Wiley-VCH, 2006. ISBN 978-3-527-60525-5. 
  5. Wang, L. L.; Munir Z. A.; Maximov,Y. M. «Thermite reactions: their utilization in the synthesis and processing of materials». Journal of Materials Science, 28, 14, 1993, pàg. 3693–3708. Bibcode: 1993JMatS..28.3693W. DOI: 10.1007/BF00353167.

Enllaços externs[modifica]

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Reacció aluminotèrmica