khimie.ru

Вы собираете коллекцию металлов для школы и подобрали некоторые металлы. Необходимые для коллекции тугоплавкие металлы: хром, марганец, ванадий, но у вас есть только их оксиды. Чтобы добыть эти металлы, придется воспользоваться методом алюминотермия, который открыл академик Н. Н. Бекетов в 1859 г. Этот метод до сих пор применяется для извлечения тугоплавких металлов в чистом виде.

Как известно, при горении алюминия выделяется много тепла, больше чем во время горения других металлов, температура поднимается от 2000 до 3500 °С. При такой температуре плавятся наиболее тугоплавкие металлы — марганец, имеющий температуру плавления 1250 °С, ванадий — 1800 °С и хром — 1765 °С.

Алюминий соединяется с кислородом при прокаливании смеси оксида с порошком алюминия, отнимая кислород от оксида. При этом выделяется огромное количество теплоты. Это явление очень эффектное для демонстрации.

Демонстрации алюминотермии. В ступке хорошо перемешиваем 5 г диоксида марганца и 2 г порошка алюминия. Смесь помещаем в графитовый тигель или в асбестовый шарик. Тигель или шарик ставим в чашку с песком, под которую подложена этернитовая пластинка. Для зажигания берем смесь порошка алюминия с пероксидом бария (эту смесь поджигаем магниевой лентой) или смесь из равных частей отдельно мелко растертых сахара и бертолетовой соли и смешанных на листке бумаги поднятием его рожков; до последней смеси, чтобы она занялась, добавляем каплю серной кислоты. Происходит бурная реакция с выделением большого количества теплоты.

В технике алюминотермия пользуется для извлечения тугоплавких металлов и для сварки рельсов. В последнем случае применяют так называемый термит — смесь порошка алюминия и закиси окиси железа. Термит поджигают смесью алюминия и пероксидом бария. Это явление основано на том, что при температуре около 800 °С пероксид бария выделяет кислород, который способствует горению, по реакции:

2ВаО₂ = 2ВаО + О₂.

Термитом наполняют зажигательные бомбы, которые, сгорая, развивают температуру до 3500 °С. Тушить термитные бомбы нужно большим количеством воды или же бросая их в бочки с водой. Небольшое количество воды при температуре 3500 °С разлагается на кислород и водород, которые образуют гремучую смесь. Эта смесь взрывается и усиливает пожар.