La termita, es una mezcla de aluminio y óxido férrico, empleada para soldar las vías de los ferrocarriles, debido a que se libera gran cantidad de calor cuando comienza la reacción. En ella, se calienta el aluminio y el óxido férrico, para producir óxido de aluminio y hierro fundido.
1 ¿ Cual es el reactivo limite de la reacción ?
2 ¿ Cuánto óxido de aluminio y cuánto hierro fundido se produce en la reacción ?
3 Si se requieren 300 gramos de hierro fundido, ¿ Cuánto en gramos se requiere del reactivo limite ?
4 ¿ Cuantos gramos reales de hierro fundido se producen, si el porcentaje de rendimiento de la reacción es de 85% ?
AYUDA POR FAVOR
Respuestas
Respuesta:
El aluminio es oxidado por el óxido de otro metal, comúnmente por óxido de hierro (herrumbre). Los productos de la reacción química son óxido de aluminio y hierro elemental libre, desprendiéndose además una gran cantidad de calor. Los reactivos normalmente se pulverizan y mezclan con un aglomerante para mantener el material sólido y prevenir su separación.1
2 Al + Fe 2 O3 → Al 2 O3 + 2 Fe
La reacción es usada para la soldadura aluminotérmica, frecuentemente utilizada para unir raíles ferroviarios. Se pueden usar algunos otros óxidos metálicos, tales como óxido de cromo, para generar metal elemental. La termita cúprica se produce usando óxido de cobre (II) y es usada para crear uniones eléctricas en un proceso llamado "cadwelding".2
2 Al + 3 CuO → Al 2 O3 + 3 Cu
Algunas mezclas parecidas a la termita son usadas como iniciadores pirotécnicos como en los fuegos artificiales.
Historia
La termita fue descubierta en 1893 y patentada en 1895 por un químico alemán, el doctor Hans Goldschmidt.3 Consecuentemente, la reacción es llamada "reacción de Goldschmidt" o "proceso Goldschmidt". El doctor Goldschmidt estaba inicialmente interesado en producir metales muy puros evitando el uso de carbón en el proceso de fundición, pero pronto se percató de su utilidad en la soldadura.4
La primera aplicación comercial fue soldar tramos de vías ferroviarias en Essen, en 1899.5
Explicación:
El óxido de hierro (Fe2O3), bien en su forma natural, hematita, o sintética (obtenida por oxidación del hierro en una atmósfera rica en dioxígeno y a altas temperaturas), es el más común y usado de los agentes oxidantes porque es barata y fácil de producir678 Con la magnetita (Fe3O4) también funciona.9 Ocasionalmente se usan otros óxidos como el dióxido de manganeso (MnO2) en la termita manganésica, Cr2O3 en la termita crómica o bien el óxido de cobre en la termita cúprica, pero solo para propósitos altamente especializados. En todos los ejemplos se usa el aluminio como metal reactivo. Los fluoropolímeros pueden ser usados en formulaciones especiales, siendo el teflón con magnesio o aluminio un compuesto común. El magnesio/teflón/vitón es de este tipo.10 Cuando los ingredientes están finamente divididos, confinados en una tubería y armados como un explosivo tradicional, la crio-termita es detonante y una parte del carbono liberado en la reacción emerge en forma de diamante.11
En principio, cualquier metal reactivo podría ser usado en lugar del aluminio. Esto rara vez se da, sin embargo, a causa de las propiedades del aluminio que son idóneas para esta reacción. Es con diferencia el más barato de los metales altamente reactivos, y forma una capa de pasivación que lo hace más seguro de manejar que muchos otros metales reactivos. Los puntos de fusión y ebullición del aluminio también lo hacen ideal para las reacciones térmicas: su relativamente bajo punto de fusión (660 °C, 1221°F) significa que es fácil fundir el metal, así que la reacción puede ocurrir principalmente en fase líquida,12 avanzando así rápidamente. Al mismo tiempo, su alto punto de ebullición (2519 °C, 4566 °F) permite la reacción a muy altas temperaturas dado que algunos procesos tienden a limitar la temperatura máxima hasta justo por debajo del punto de ebullición.13 Tal alto punto de ebullición es común entre los metales de transición (por ejemplo, en el hierro y el cobre son de 2887 °C y 2582 °C respectivamente), pero es inusual entre metales altamente reactivos (como el magnesio y el sodio, que hierven a 1090 °C y 883 °C respectivamente).
Aunque los reactivos son estables a temperatura ambiente, arden con extrema intensidad en una fuerte reacción exotérmica cuando son calentados a temperaturas de ignición. Los productos emergen como líquidos debido a las altas temperaturas alcanzadas (por encima de 2500 °C (4500 °F) con óxido de hierro (III)), aunque la temperatura alcanzada depende de lo rápido que se escape el calor hacia el entorno. La termita contiene su propia fuente de oxígeno y no requiere de fuente alguna de aire. Consecuentemente, no puede ser sofocada y puede arder bajo cualquier ambiente, si se le proporciona el calor necesario inicial. Arde muy bien estando húmeda y no puede ser extinguida con agua. El agua en pequeñas cantidades hervirá antes de alcanzar la reacción. Si la termita es encendida bajo el agua el hierro fundido producido generará una reacción de sustitución simple liberando dihidrógeno. Este gas puede arder a su vez al combinarse con el dioxígeno del aire.