Reacción aluminotérmica - Aluminothermic reaction
Las reacciones aluminotérmicas son reacciones químicas exotérmicas que utilizan aluminio como agente reductor a alta temperatura. El proceso es industrialmente útil para la producción de aleaciones de hierro . El ejemplo más destacado es la reacción de la termita entre los óxidos de hierro y el aluminio para producir el propio hierro:
- Fe 2 O 3 + 2 Al → 2 Fe + Al 2 O 3
Sin embargo, esta reacción específica no es relevante para la aplicación más importante de reacciones aluminotérmicas, la producción de ferroaleaciones. Para la producción de hierro, se utiliza en su lugar un agente reductor más barato, el coque , mediante la reacción carbotérmica .
Historia
La aluminotermia comenzó a partir de los experimentos del científico ruso Nikolay Beketov de la Universidad de Kharkiv en Ucrania, quien demostró que el aluminio restauró los metales de sus óxidos a altas temperaturas. La reacción se utilizó por primera vez para la reducción sin carbono de óxidos metálicos. La reacción es altamente exotérmica , pero tiene una alta energía de activación ya que primero se deben romper los fuertes enlaces interatómicos en los sólidos. El óxido se calentó con aluminio en un crisol en un horno. La reacción descontrolada hizo posible producir solo pequeñas cantidades de material. Hans Goldschmidt mejoró el proceso aluminotérmico entre 1893 y 1898, al encender la mezcla de óxido de metal fino y polvo de aluminio mediante una reacción de arranque sin calentar la mezcla externamente. El proceso se patentó en 1898 y se utilizó ampliamente en los últimos años para la soldadura de vías férreas .
Aplicaciones
La reacción aluminotérmica se utiliza para la producción de varias ferroaleaciones , por ejemplo ferroniobio a partir de pentóxido de niobio y ferrovanadio a partir de hierro, óxido de vanadio (V) y aluminio. El proceso comienza con la reducción del óxido por el aluminio:
- 3 V 2 O 5 + 10 Al → 5 Al 2 O 3 + 6 V
Se pueden producir otros metales a partir de sus óxidos de la misma forma.
Las reacciones aluminotérmicas se han utilizado para soldar vías férreas en el sitio, útiles para instalaciones complejas o reparaciones locales que no se pueden realizar utilizando rieles soldados continuamente. Otro uso común es la soldadura de cables de cobre (alambre) para uso en aplicaciones de enterramiento directo (puesta a tierra / puesta a tierra). Sigue siendo el único tipo de conexión eléctrica reconocida por IEEE (IEEE, Std 80-2001) como cable continuo sin empalmar.
