ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์

ปฏิกิริยารีดอกซ์คายความร้อนอย่างมากที่ผลิตเหล็กหลอมเหลวจากสนิมและอะลูมิเนียม

Classroom Demonstrations Advanced (University) 30 นาที ~$15.00

วัตถุประสงค์

แสดงให้เห็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันที่คายความร้อนอย่างมากซึ่งอะลูมิเนียมลดไอรอนออกไซด์เป็นเหล็กหลอมเหลว

ความเป็นมา

The thermite reaction (2Al + Fe₂O₃ → Al₂O₃ + 2Fe) is one of the most exothermic chemical reactions known. Aluminum reduces iron(III) oxide to produce molten iron and aluminum oxide, reaching temperatures above 2500°C. The reaction is driven by the much greater affinity of aluminum for oxygen compared to iron (the activity series in dramatic action). Thermite is used industrially for welding railroad tracks and cutting through steel.

คำเตือนด้านความปลอดภัย

  • EXTREME CAUTION: Reaction produces temperatures above 2500°C
  • Perform OUTDOORS ONLY with at least 10 m clearance
  • Molten iron droplets are ejected — no one within 5 meters
  • Heavy-duty safety shield is mandatory
  • Have a Class D fire extinguisher on hand (not water or CO₂)
  • Aluminum powder is an explosion hazard — keep away from flame until ready
  • Never attempt to move or disturb the reaction once ignited
  • Wait at least 30 minutes for products to cool before approaching

อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่จำเป็น

goggles gloves lab_coat face_shield

วัสดุ

  • Iron(III) oxide (Fe₂O₃) powder (50 g)
    Fine rust powder
  • Aluminum powder (15 g)
    Fine mesh (200+)
  • Magnesium ribbon (20 cm)
    Ignition fuse
  • Sand (5 kg)
    Insulation bed

อุปกรณ์

Clay flower pot (with drainage hole plugged) Ring stand with iron ring Metal bucket filled with dry sand Safety shield (heavy duty) Fire extinguisher (Class D) Long-handled lighter or match holder

ขั้นตอนปฏิบัติ

1

OUTDOORS ONLY: Set up the ring stand over the sand-filled bucket. Place the clay pot (with drainage hole plugged with a small wad of paper) on the iron ring.

5 นาที 10 m minimum clearance from buildings
2

Mix 50 g Fe₂O₃ with 15 g Al powder thoroughly (by weight, approximately 3:1 ratio) in the clay pot.

3 นาที No open flames near Al powder
3

Insert the magnesium ribbon into the top of the mixture as a fuse. Ensure the shield is positioned correctly.

2 นาที
4

Ensure all observers are at least 5 meters away and behind cover. Light the magnesium ribbon with a long lighter and retreat immediately.

2 นาที RETREAT IMMEDIATELY after igniting
5

Observe from safe distance: the reaction produces an intensely bright white-orange glow and sparks. Molten iron drips through the pot into the sand below.

3 นาที Do not look directly at the reaction without eye protection
6

Wait at least 30 minutes for everything to cool. Dig through the sand to find the solidified iron button.

10 นาที Products may still be very hot
7

Examine the iron button and white Al₂O₃ slag. Discuss: activity series, enthalpy of formation, why Al is used in thermite (high affinity for O₂), and industrial applications.

5 นาที

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

An intensely bright, self-sustaining reaction lasting 10–20 seconds. Molten iron collects at the bottom (a solid metal button when cooled). White Al₂O₃ slag forms on top. The reaction demonstrates the extreme energy difference between Al-O and Fe-O bonds.

การทำความสะอาด

Once fully cooled, collect the iron button and slag. Sand can be reused. Do not pour water on hot products. Dispose of residue in general waste.

รายละเอียด

หมวดหมู่
Classroom Demonstrations
ระดับความยาก
Advanced (University)
ระยะเวลา
30 นาที
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ
$15.00
ขั้นตอน
7
วัสดุ
4

การทดลองเพิ่มเติม

การแข็งตัวทันที: น้ำที่เย็นจัดเกินจุดแข็งตัว 120 min การเผาแมกนีเซียมในน้ำแข็งแห้ง 25 min การเรืองแสงเคมีกับลูมินอล 30 min ของเหลวนอนนิวตัน: อูบเลก 20 min คอลัมน์ความหนาแน่นสีรุ้ง 30 min บีกเกอร์ที่หายไป (การจับคู่ดัชนีหักเห) 15 min ปฏิกิริยาโซเดียมและน้ำ 25 min ปฏิกิริยานาฬิกาไอโอดีน 45 min ปฏิกิริยาออสซิลเลตของบริกส์-เราเชอร์ 40 min ยาสีฟันช้าง 20 min

Frequently Asked Questions

What is the objective of ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์?
แสดงให้เห็นปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันที่คายความร้อนอย่างมากซึ่งอะลูมิเนียมลดไอรอนออกไซด์เป็นเหล็กหลอมเหลว
How difficult is ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์?
This experiment is rated as Advanced (University). It takes approximately 30 minutes to complete.
What safety precautions are needed for ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์?
Key safety precautions include: EXTREME CAUTION: Reaction produces temperatures above 2500°C; Perform OUTDOORS ONLY with at least 10 m clearance; Molten iron droplets are ejected — no one within 5 meters.
What materials are needed for ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์?
The main materials required are: Iron(III) oxide (Fe₂O₃) powder, Aluminum powder, Magnesium ribbon, Sand.
What results should I expect from ปฏิกิริยาเทอร์ไมต์?
An intensely bright, self-sustaining reaction lasting 10–20 seconds. Molten iron collects at the bottom (a solid metal button when cooled). White Al₂O₃ slag forms on top. The reaction demonstrates the extreme energy difference between Al-O and Fe-O bonds.