ثرميت

مخلوط ثرميت يحتوي على ثالث أكسيد الحديد.

الثرميت (بالإنجليزية:Thermite) هومركب شديد الاشتعال مركب من مسحوق معدني ومسحوق أكسيد معدن، ينتج تفاعلا ناشرا للحرارة حيث يحدث فيه عمليتي أكسدة واختزال في نفس الوقت، ويسمى ذلك التفاعل "تفاعل الثرميت" أو"الثرمايت ".

التفاعلات الكيميائية

A thermite reaction using iron(III) oxide. The sparks flying outwards are globules of molten iron trailing smoke in their wake.

فإذا اخترنا الألمونيوم كمادة إختزال فيسمى التفاعل تفاعل الألمونيوم مصدر للحرارة، أوتفاعل ألمومينثرميك. ومعظم تلك المخلوطات ليست انفجارية، ولكن يمكنها حتى تنتج دفعات حرارية شديدة الحرارة خلال فترة زمنية قصيرة. والثرميت هومخلوط من معدن يسمى أحيانا "وقود" ومادة مؤكسدة. ويشابه طريقة اشتعالها اشتعال المخلوطات المكونة من وقود ومادة مؤكسدة مقل "البارود".

في هذا التفاعل يختزل الألمونيوم أكسيد معدن آخر قد يكون غالبا أكسيد الحديد حيث حتى الألمونيوم شديد التفاعل:

Fe₂O₃ + 2Al → 2Fe + Al₂O₃

ونواتج التفاعل هي أكسيد الألمونيوم وحديد مختزل، وقدرا كبيرا من الحرارة. وتكون المواد المتفاعلة عادة في هيئة مسحوق وهي مخلوطة بواسطة مادة لاصقة لكي تحفظ الاثرمايت في شكل متماسك ولا تتفتت.

التاريخ

الثرميت اكتشف عام 1894، وأدخل في صناعة القنابل الحارقة حديثاً بديلاً عن الفوسفور .

أنواع

A thermite reaction taking place on a cast iron skillet

يمكن تكوين الثرميات من عدة مكونات مختلفة. ومن أنواع "الوقود" التي يمكن استخدامها الألمونيوم والمغنسيوم والكالسيوم والتيتانيوم والزنك والسيليكون والبوريوم وغيرها. ويستخدم الألمونيوم كثيرا في مخلوط الترميت حيث له درجة غليان عالية. وأما المواد المؤكسدة التي يمكن استخدامها في الترميت فقد تكون رابع أكسيد السيليكون silicon(IV) oxide، أوثالث أكسيد الحديد، أوثالث أكسيد الكروم chromium(III) oxide أورابع أكسيد المنجنيز أوثاني أكسيد النحاس copper(II) oxide أورابع أكسيد الرصاص وغيرها.

ثرمايت الحديد

ثرمايت النحاس

ويستخدم ثرمايت النحاس أكسيد النحاس بغرض تجهيز الوصلات الملحومة للكبلات الكهربائية.

3CuO + 2Al → 3Cu + Al₂O₃

كما تستخدم مخلوطات مماثلة لمخلوط الثرمايت لصناعة صواريخ الألعاب النارية.

Thermates

الإشعال

A thermite reaction using iron(III) oxide

هوخليط يتكون من مسحوق الألمنيوم وأكسيد الحديديك Fe3O4 (وهويسمى ايضا أكسيد الحديد) أوأكسيد الحديدوز Fe2O3)) (وهويسمى أكسيد الحديد المغناطيسي الأسود ويفضل هذا الأخير في صناعة القنبلة الحارقة للثرميت.

وتعتمد نظرية عمل هذا الخليط على أساس حلول الألمنيوم محل المعادن في أكاسيدها عند توفر الشروط ويظهر ذلك من خلال معادلة انفجاره مع ضرورة استخدام أكسيد أوبيروكسيد أونترات الباريوم كعامل وسيط لتنشيط التفاعل وعند عدم وجود ذلك تستخدم كلورات البوتاسيوم أونترات الألمونيوم من اجل ذلك ايضا وهذه هي معادلة احتراق خليط الثرميت.

2 AL (54) + Fe2O3 (160) ¾® 2Fe(مصهور الحديد) + AL2O3+حرارة عالية (2700 ْم)

حيث يقوم أكسيد الباريوم أوأحد بدائله بأكسدة جزء من مسحوق الألمنيوم ليبدأ التفاعل والاشتعال وعادة يبدأ هذا التفاعل بدرجة حرارة عالية حوالي 1600ْم لابد ان يستمدها من خليط بادئ مثل خليط البرمنجنات مع بودرة الألمنيوم بنسبة 3 : 2 وهذا التفاعل من الأفضل ان يتم بمعزل عن الهواء مما يجعل عملية إخماده عملية صعبة جدا.

وينتج عن هذا التفاعل درجة حرارة عالية جدا تصل من (2300-2700ْم) مماقد يكون سببا في صهر الحديد والفولاذ وهذا هوهجريب حشوة قنبلة الثرميت الحارقة . تتكون من 160غم من أكسيد الحديدوز (Fe2O3) مع 54غم من مسحوق الألمنيوم مع 20 غم من أكسيد الباريوم مع 20 غم من زيت معدني ويفضل وضع كمية حواليعشرة غم من مسحوق المغنيسيوم لزيادة وقوة الحرق.

استخدامات المدنية

Thermite reaction proceeding for a railway welding. Shortly after this, the liquid iron flows into the mould around the rail gap

Residues of ceramic molds for thermite welding like these, left by railway workers, can be found along tracks

يستخدم التفاعل للحام بواسطة الثرميت ويستخدم غالبا في لحام قضبان السكك الحديدية. كما تستخدم أكاسيد أخرى بغرض إنتاج معدن نقي ،مثل استخدام أكسيد الكروم مع الألمونيوم لإنتاج الكروم النقي.

استخدامات عسكرية

يعبأ الثر ميت في قنابل يدوية وفي ذخائر المدفعية والهاون وقذائف الصواريخ. كما يعبأ أيضاً في قنابل ومستونادىت الطائرات. ولحرارته الشديدة يستخدم أحياناً لجذب الصواريخ الباحثة عن الحرارة بعيداً عن أهدافها.

قذائف الثرميت حين تنفجر توصل الحراره الى اكثر من الفي درجه مئويه. وفي هذه الحاله يتم فتح غطاء راس الآر بي جي وملئه بمادة الثرميت ثم غلقه وأطلاقه على الدبابه من نفس الزاويه الخلفيه اليسرى فعند اصطدامه بالبرج سينفجر وينثر مادة الثرميت على مدخل الهواء التي ستؤثر بطريقتين الأولى السحابه الحراريه التي ستسحب للمحرك وثانيا المعادن المنصهره التي ستسحب ايضا والتي ستؤدي الى تدمير ريش المحرك وتعطيله.

المخاطر

The violent effects of thermite

أنظر أيضا

ALICE (propellant)
Ames process
Chemical reaction
Exothermic reaction
Exothermic welding
Nano-thermite
Pyrotechnic composition
Thermate

المصادر

^ تفاعل الثرمايت
^ Demo Lab: The Thermite Reaction
^ . Books.google.com. 2004-12. ISBN . Retrieved 2009-09-15. Check date values in: |date= (help)
^ تقرير عن تفاعل الثرميت
^ أسلحة الدمار الكامل
^ الرمانة الحرارية

قراءات للإستزادة

L. L. Wang, Z. A. Munir and Y. M. Maximov (1993). "Thermite reactions: their utilization in the synthesis and processing of materials". Journal of Materials Science. 28 (14): 3693–3708. doi:10.1007/BF00353167.
M. Beckert (2002). "Hans Goldschmidt and the aluminothermics". Schweissen und Schneiden. 54 (9): 522–526.