Thermite - Variationen zum selben Thema

[Hyperion]

Mein erster Beitrag dazu bezieht sich auf das Chrom-thermit:

Hier wurde kommerzielles, Toepferei-Chromoxid (Cr₂O₃) und ca 100 mesh Aluminium Pulver verwendet, in stoichiometrischen Mengen. Ich weiss nicht mehr genau wieviel verwendet wurde, aber normalerweise handelt es sich um molare Mengen, zB 1 Mol Cr₂O₃, 2 Mol Al welches 2 Mol Cr und 1 Mol Al₂O₃ produziert. Dieses wurde (in gepresster Form) in einer leeren Buechse per Wunderkerzen gezuendet.

Siehe den Video dazu.


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Sehr pyrotechnisch!

Chrom konnte als kleine Stuecken isoliert werden, welche kristalline und extrem glaenzende Oberflaechen zeigte, die auch nach einigen Jahren Lagerung noch genauso aussehen wie direkt nach der Herstellung.

Cr_thermite_product.jpg (149.61 KB . 1200x675 - angeschaut 1486 Mal)

Dies liegt an dem extrem korrosions-bestaendigen Cr2O3, welches sich durch Reaktion mit Sauerstoff auf der Oberflaeche des Metalls bildet und darunterliegendes Metall vor weiterer Oxidierung schuetzt. Aehnliches ist auch bei Aluminium zu beobachten.

Wie oft bei Thermiten kann die Ausbeute von isolierbarem Metallprodukt durch groessere Mengen (die Metall-Oxid Mischung kuehlt langsamer ab, und Metall kann sich besser, waehrend noch fluessig, zusammenfuegen und absetzen) und vor allem durch Flussmittel, wie zB Kalziumfluorid (CaF₂) oder Kryolit (Na₃AlF₆) verbessert werden.

Ich freue mich auf Beitraege zu weiteren exotischen Thermiten!

[Hyperion]

Hier ein Beitrag zur Herstellung des Elements Silizium.

Urspruenglich wurde direkt Quartzsand oder Quartzpulver (vom Toepfergeschaeft) und Al wie oben verwendet, nach der Reaktionsgleichung

3 SiO₂ + 2 Al    3 Si + Al₂O₃

Ueberraschenderweise war eine derartige Mischung nicht zur Zuendung zu bringen, selbst wenn eine Zuendmischung aus Natriumchlorat NaClO₃ und Aluminium verwendet wurde.

Dann entsannte ich mich der Beschreibungen in Jander & Blasius (ein exzellentes Buch), Lehrbuch der analytischen und praeparativen anorganischen Chemie.

Hier wird die Thermitreaktion mit Schwefel ausgefuehrt, welches als Zusatztreibstoff dient, um die noetige Reaktionswaerme zu erhalten.

Die Reaktion wurde mit einem Vielfachen von 90 g Sand/Quartzpulver, 100 g Al (100 mesh), und 120 g Schwefel (gepulvert) ausgefuehrt, und in einem Blumentopf mit Wunderkerzen gezuendet. Diesesmal fand Zuendung ohne Probleme statt. Die Reaktion brauchte sicher 2 Minuten, und dehnte sich immer weiter von der Zuendungsstelle aus. Sah absolut fantastisch aus, das Ding leuchtete wie eine gleissend weisse Laterne. Leider ist das Bild unscharf, aber besser als nichts

Silizium_thermit.jpg (43.62 KB . 792x632 - angeschaut 1362 Mal)

Das Reaktionsgefaess wurde zum Abkuehlen stehen gelassen, und am naechsten Tag konnte Silizium Element in Form kleiner dunkler und mysterioesen Klumpen isoliert werden! Diese loesen sich nicht in HCl, sind sehr hart und zeigen eine glitzernde kritalline Oberflaeche.

Silizium_element2.jpg (204.99 KB . 1200x1406 - angeschaut 1533 Mal)

Bei Gelegenheit koennen diese nat. gegen NaOH angetestet werden, letzteres sollte Si (im Gegensatz von HCl, HF, H₂SO₄ etc) loesen.

Dieses Silizium enthaelt wie fast alle aluminothermisch hergestellten Elemente kleine Mengen von Aluminium. Hochreines Si wird durch direkte anschliessende Reaktion mit Ar-Cl₂ (Quelle: Brauer) erreicht.

Als ein anbei: Bei der Entsorgung der Schlacke der Thermitreaktion aufpassen, sie enthaelt reichliches Aluminiumsulfid Al₂S₃, welche sich mit Wasser (zB in der Muelltonne ) gewaltige Mengen von Schwefelwasserstoff H₂S produziert. Dieses ist toxischer als Blausaeuregas, allerdings wird wegen dem Geruch kaum jemand entsprechende Mengen einatmen...

Noch ein anbei: Beim Verbrennen von ausgehaertetem Silikon (zB Fensterabdichtung) entsteht nat. auch SiO2, und dieses kann sonderbarerweise direkt mit Al (ohne Schwefel) zur Zuendung gebracht werden.... Ich schaetze das liegt wohl an der extrem feinen Form von SiO₂.

[dg7acg]

Dieses Silizium enthaelt wie fast alle aluminothermisch hergestellten Elemente kleine Mengen von Aluminium.

Könnte für Halbleiterversuche interessant sein, da man so gleich p-Dotiertes Si erhält. 

mfg

[Stefan]

Bei der Siliciumdarstellung könnte man statt Schwefel eventuell Magnesiumpulver und mehr Quarz zusetzen, um die Aluminiumsulfidbildung zu vermeiden.
Magnesium reduziert Quarz sehr leicht und stark exotherm, so dass diese Reaktion die zusätzliche Energie liefern könnte um den Großteil des Quarzes mit Aluminium reduzieren zu können (Magnesiumpulver ist ja relativ teuer).
Siehe auch hier: http://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/02_07.htm

Aus dem Si kann man z.B. Siliciumtetrachlorid herstellen. Dieses eignet sich interessanterweise zur Herstellung von Acetylchlorid aus Essigsäure, wie bei Sciencemadness gerade in der Diskussion ist:
https://sciencemadness.org/talk/viewthread.php?tid=9&page=14
Siehe S.C. Wacks Posting relativ weit unten.

[Mephisto]

3 SiO₂ + 2 Al    3 Si + Al₂O₃

...

Dann entsannte ich mich der Beschreibungen in Jander & Blasius (ein exzellentes Buch), Lehrbuch der analytischen und praeparativen anorganischen Chemie.

Hier wird die Thermitreaktion mit Schwefel ausgefuehrt, welches als Zusatztreibstoff dient, um die noetige Reaktionswaerme zu erhalten.

Die Reaktion wurde mit einem Vielfachen von 90 g Sand/Quartzpulver, 100 g Al (100 mesh), und 120 g Schwefel (gepulvert) ausgefuehrt, und in einem Blumentopf mit Wunderkerzen gezuendet. Diesesmal fand Zuendung ohne Probleme statt. Die Reaktion brauchte sicher 2 Minuten, und dehnte sich immer weiter von der Zuendungsstelle aus. Sah absolut fantastisch aus, das Ding leuchtete wie eine gleissend weisse Laterne. Leider ist das Bild unscharf, aber besser als nichts

Darauf basierend habe ich eine Syntheseanleitung für elementares Silicium unter der URL www.lambdasyn.org/synfiles/silicium.htm#B (die zweite Variante) zur Synthesensammlung aufgenommen. Danke nochmal für das größere Foto des rohen Siliciums, Hyperion.

[Butandiolmonoacrylat]

Man kann dem "klassischen" Thermit auch Chromoxid, Cobaltoxid, Vanadiumoxid, Siliciumcarbid, etc hinzufügen und dann zünden (natürlich mit entsprechender Aluminium-anreicherung). Man erhält so direkt legierte Stähle