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Aluminothermisches Verfahren (Thermit)
 
 
 
  Versuch Nr.019
Bewertung / Schwierigkeitsgrad:

Zeitaufwand: mit Vorbereitung ca. 30 Minuten
 
   
 

 
 
 
 

Geräte:
Schutzbrille, Schutzhandschuhe aus Leder, Blumentopf (Höhe 8-10 cm), Stativ, Ringklammer, feuerfeste Unterlage (Kachel) oder besser Schale mit Sand, Zange, Hammer, Magnet.

 

 
 

Chemikalien:
Gut getrocknetes Eisen(III)-oxid, Aluminium Grieß, Magnesiumband (etwa 10 cm lang), Magnesiumspäne, Bariumperoxid

 

 
 

Sicherheitshinweise:
Achtung:Die Chemikalien müssen völlig trocken sein, weil sonst die Mischung herausgeschleudert werden kann und es zu lebensgefährlichen Verbrennungen kommen kann! Der Versuch verläuft so heftig, daß es zum Herumspritzen von Eisenkügelchen kommen kann. (--> unbedingt im Abzug arbeiten) Deshalb Abstand halten (5 m). Kein brennbares Material in der Nähe (Gasschläuche fernhalten). Schutzbrille!
Unter den angegebenen Bedingungen (vor allem: kleines Reaktionsgefäß verwenden) kann der Versuch im Klassenraum durchgeführt werden.
Auf keinen Fall aus der Nähe in den Topf hineinsehen! Die Mischung neigt nämlich auch noch Minuten nach dem Zündversuch zur Reaktion.

Aluminium (Al): F R15-17 S7/8-43.6
Aluminiumoxid (Al
2O3): S 22
Magnesiumband (Mg): ---
Eisen(III)-oxid (Fe2O3): ---
Bariumperoxid (BaO2): Vorsicht: Noch nicht vollständig geprüft!

F

 

 
 

Einverständniserklärung:
Hiermit erklären Sie sich bereit den folgenden Versuch unter
eigener Verantwortung und nur mit ausreichendem chemischen Wissen und geeigneten Schutzvorrichtungen durchzuführen!
Der Autor kann für jegliche Personen- und Sachschäden durch mögliche Fehlversuche nicht haftbar gemacht werden. (siehe Sicherheitscheck bzw. Disclaimer)

 
 

 

 
 

Versuchsanleitung: Taschenrechner
Man wiege 20 g Eisenoxid (noch besser ein Gemisch aus Eisen(II/III)-oxid) und 7 g Aluminium ein und vermische beide sorgfältig. Diese Mischung ist verschlossen lange Zeit stabil. In den Blumentopf gibt man zum Abdecken des Wasserablaufs etwas Aluminiumfolie. Man stelle ein Papprohr (Durchmesser etwa 1-2 cm) in die Mitte des Topfes und fülle außen herum Sand. Nun füllt man das Rohr mit dem Thermit-Gemisch. Darauf gibt man ein Zündgemisch aus 3 g Magnesiumspänen und 1 g Bariumperoxid (die beiden Stoffe auf keinen Fall verreiben, sondern vorsichtig(!) miteinander vermischen). Unter den mittels Ringklammer befestigten Topf stellt man am Besten eine feuerfeste Schüssel, die mindestens 10 cm hoch mit Sand gefüllt ist. Zum Zünden nimmt man ein Stück Magnesiumband mit einer Zange, zündet es an (Vorsicht, nicht in die Flamme schauen!) und hält es an die Zündmischung. Sobald die Reaktion beginnt sollte man einen Sicherheitsabstand von 5 m einhalten.

Man beobachtet eine heftige Reaktion mit Funkenbildung und großer Hitzeentwicklung (2000°C !). Aus dem Blumentopf tropft eine flüssige Masse in den Sand und bildet dort einen glühenden Regulus. Nach dem Abkühlen zerschlägt man den Regulus mit einem Hammer auf einer festen Unterlage, damit Schlacke und Eisen voneinander getrennt werden. Das Eisen kann mit einem Magneten identifiziert werden.

Versuchsverlauf in Bildern: 

Video: Größe 340 Kb

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Entsorgung: (siehe auch Entsorgungsmaßnahmen)
Das entstandene Eisen und die Schlacke können im Restmüll entsorgt werden.

 

 
 

Erklärung / Hintergrund:
Die Reaktion verläuft entsprechend folgender Gleichung:

Fe2O3 + 2 Al --> 2 Fe + Al2O3

Das unedlere Aluminium reduziert das Fe3+ zum elementaren Eisen und wird dabei zum Al3+ oxidiert (Redoxreaktion).

 

 
 

Sonstiges:
Mit freundlichem Dank an Frank Bock (Uni Würzburg) für die Ausarbeitung der Versuchsanleitung

Es ist in der Öffentlichkeit wenig bekannt, daß vom Jahre 1950 an kilometerlange Gleise lückenlos verschweißt werden. Daraus ergeben sich technische und wirtschaftliche Vorteile für die Bahn und nicht zuletzt eine erhöhte Bequemlichkeit für die Reisenden.
Das Thermit® Schweißverfahren nutzt als einiges der bekannten Schmelzschweiß- verfahren eine chemische Reaktion zur Erzeugung des heißflüssigen Zusatzwerkstoffes aus.

Diese von Prof. Hans Goldschmidt im Jahre 1896 entwickelte Reaktion läuft in wenigen Sekunden unter starker Wärmeentwicklung ab. Der mit 2500 GradC geschmolzene heißflüssige Thermit®-Stahl definierter Qualität verschweißt die Werkstückenden durch Zwischen- und Umguß. Nach diesem Verfahren können Werkstücke aller Art mit beliebigen Querschnitten verschweißt werden. Seine größte Verbreitung hat das Thermit® Schweißverfahren wegen seiner einfachen und von äußeren Energiequellen unabhängigen Ausführung bei der Schienenschweißung gefunden.
Das Thermit® Schweißverfahren ist in Europa und Übersee patentiert.

Demonstrationskasten "ALUMINOTHERMIE" Experimentierkasten für Unterricht zum selber machen

 

 


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