铝热法

铝热法（英语：thermite），是通过铝热反应用铝粉还原金属氧化物获得金属单质的方法。反应剧烈放热，温度可达2500~3500℃，放出耀眼的光芒。生成物为氧化铝和该高熔点金属的单质。铝热剂（thermite）指铝和金属氧化物的混合物，一般指铝和氧化铁的混合物（比例约为1:2.95）。

铝与氧化铁混合组成的铝热剂。

铝与氧化铁之间发生的铝热反应。

化学原理

将铝粉和一定量的高熔点金属氧化物（如氧化铁等）混合后，用镁条引燃，反应剧烈放热，并发出耀眼的光芒。生成物为氧化铝和该高熔点金属的单质。以铝与氧化铁反应为例，化学方程式为：

${\displaystyle {\rm {2Al+Fe_{2}O_{3}{\xrightarrow {\Delta }}Al_{2}O_{3}+2Fe}}}$

其他氧化物和铝在高温下也能发生此类反应：

${\displaystyle {\rm {4Al+3MnO_{2}{\xrightarrow {\Delta }}2Al_{2}O_{3}+3Mn}}}$

${\displaystyle {\rm {2Al+3PbO{\xrightarrow {\Delta }}Al_{2}O_{3}+3Pb}}}$

历史

德国化学家汉斯·歌德史密斯(Hans Goldschmidt)于1893年发明铝热法并于两年后申请专利。^[1]因此该反应也被称为“歌德史密斯法”或“歌德史密斯过程”。研究最初的目的是在不用碳熔炼的条件下制备高纯度金属，但歌德史密斯敏锐地发现铝热法可以用于焊接。^[2]1899年在德国埃森，铝热法首次商业应用于焊接铁轨。^[3]

引燃

铝热反应需要高温来引发，可在混合物粉末上插一根镁条做引信（可混入适量氯酸钾帮助镁条燃烧，高锰酸钾、硝酸钾等氧化剂也可助燃；过氧化钡也可，但烟有毒）。高锰酸钾和甘油的混合物缓慢放热，也可以做引发剂。丙烷枪也可以提供引发反应所需的高温。反应开始后会剧烈放热，火花四溅，温度极高，所以点火时要注意安全。^[4]

用途

铝热反应过程中放出的热可以使高熔点金属熔化并流出，故铝热法广泛运用于焊接抢险工程，例如将铁轨连接成一段长轨即使用此法。另外，铝热法也是冶炼钒、铬、锰等高熔点金属的重要手段。

除此之外，其他的单质与氧化物混合之后点燃，也会发生强烈的氧化还原反应，效果类似于铝热反应。其中的单质可以是铝、镁、钙、钛、硅、硼——并不仅限于金属，而氧化物可以是三氧化二硼、二氧化硅、三氧化二铬、二氧化锰、三氧化二铁、四氧化三铁、氧化铜和四氧化三铅等。有时这些反应也根据反应中的还原剂而称为“镁热法”、“硅热法”、“钙热法”、“碳热法”等等。

因为反应温度极高，用于制作燃烧弹，可熔穿装甲。

娱乐文化

在美国电影《绝地任务》中，一位不满美国政府做法的陆战队将军，带领一群美国海军陆战队武装侦察部队夺取15枚VX毒气飞弹，占领恶魔岛架设飞弹阵地，扬言展开恐怖攻击，最后美国政府利用F/A-18C/D大黄蜂式战斗攻击机对岛上使用铝热剂炸弹进行全面攻击。

在影集绝命律师 (第一季)中，怀特为了获得制毒原料，利用铝热剂熔毁仓库门锁。

参考资料

1. H. Goldschmidt, "Verfahren zur Herstellung von Metallen oder Metalloiden oder Legierungen derselben" (Process for the production of metals or metalloids or alloys of the same), Deutsche Reichs Patent no. 96317 (13 March 1895).
2. Goldschmidt, Hans; Vautin, Claude. Aluminium as a Heating and Reducing Agent (PDF). The Journal of the Society of Chemical Industry. 1898-06-30, 6 (17): 543–545 [2011-10-12]. （原始内容 (PDF)存档于2011-07-15）.
3. Goldschmidt-Thermit-Group. Goldschmidt-thermit.com. [2011-10-12]. （原始内容存档于2012-04-05）.
4. Richard Nakka's Experimental Rocketry Site. Nakka-rocketry.net. [2011-10-12]. （原始内容存档于2011-11-08）.