Qu'est-ce qu'une réaction aluminothermique en chimie ?

Métal de fer brûlant pour créer une réaction aluminothermique.

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La réaction aluminothermique est l'une des réactions chimiques les plus spectaculaires que vous puissiez essayer. Vous brûlez essentiellement du métal, sauf beaucoup plus rapidement que le taux d'oxydation habituel. C'est une réaction facile à réaliser, avec des applications pratiques (par exemple, le soudage). N'ayez pas peur de l'essayer, mais utilisez les précautions de sécurité appropriées car la réaction est hautement exothermique et peut être dangereux.

Oxyde de fer et poudre d'aluminium

Image dLes Chatfield / Flickr / CC BY 2.0



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Les Chatfield / Flickr / CC BY 2.0



La thermite est constituée de poudre d'aluminium associée à un oxyde métallique, généralement de l'oxyde de fer. Ces réactifs sont généralement mélangés avec un liant (par exemple, de la dextrine) pour les empêcher de se séparer, bien que vous puissiez mélanger les matériaux juste avant l'allumage sans utiliser de liant. La thermite est stable jusqu'à ce qu'elle soit chauffée à sa température d'inflammation, mais évitez de broyer les ingrédients ensemble. Tu auras besoin de:

  • 50 g de Fe finement pulvérisédeuxO3
  • 15 g de aluminium poudre

Si vous ne trouvez pas de poudre d'aluminium, vous pouvez la récupérer à l'intérieur d'un Etch-a-Sketch. Sinon, vous pouvez mélanger du papier d'aluminium dans un mélangeur ou un moulin à épices. Faire attention! L'aluminium est toxique. Portez un masque et des gants pour éviter d'inhaler la poudre ou de vous en mettre sur la peau. Lavez vos vêtements et tous les instruments qui ont pu être exposés au courant. La poudre d'aluminium est beaucoup plus réactive que le métal solide que vous rencontrez tous les jours.

L'oxyde de fer sous forme de rouille ou de magnétite fonctionnera. Si vous habitez près d'une plage, vous pouvez obtenir de la magnétite en courant dans le sable avec un aimant. Une autre source d'oxyde de fer est la rouille (par exemple, d'une poêle en fer).

Une fois que vous avez le mélange, tout ce dont vous avez besoin est une source de chaleur appropriée pour l'enflammer.



Effectuer la réaction aluminothermique

Réaction aluminothermique.Fluorure de césium sur Wikipedia anglais / Wikimedia Commons / CC BY

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Fluorure de césium sur Wikipedia anglais / Wikimedia Commons / CC BY



La réaction aluminothermique a une température d'inflammation élevée, il faut donc une chaleur importante pour initier la réaction .



  • Vous pouvez allumer le mélange avec un chalumeau à gaz propane ou MAPP. Bien que les torches à gaz fournissent une chaleur fiable et constante, vous devez faire preuve de prudence. En règle générale, vous devrez être très proche de la réaction.
  • Vous pouvez utiliser une bande de magnésium comme fusible.
  • Vous pouvez allumer le mélange avec un cierge magique. Bien qu'un cierge magique soit une option peu coûteuse et facilement disponible, il ne fournit pas une source de chaleur constante. Si vous utilisez un cierge magique, choisissez les feux d'artifice 'jumbo' plutôt que les petites versions colorées.
  • Si vous utilisez de l'oxyde de fer (III) et de l'aluminium en poudre très fine, vous pouvez allumer le mélange avec un briquet ou une livre d'allumettes. Utilisez des pinces pour éviter de vous brûler.

Une fois la réaction terminée, vous pouvez utiliser des pinces pour ramasser le métal en fusion. Ne versez pas d'eau sur la réaction et ne placez pas le métal dans l'eau.

La réaction chimique exacte impliquée dans la réaction aluminothermique dépend des métaux que vous avez utilisés, mais vous êtes essentiellement oxydant ou de métal brûlant.



La réaction chimique de la réaction aluminothermique

Réaction aluminothermique.Schuyler S. ( Utilisateur : Unununium272 ) / Wikimedia Commons / CC BY

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Schuyler S. ( Utilisateur : Unununium272 ) / Wikimedia Commons / CC BY

Bien que l'oxyde de fer noir ou bleu (Fe3O4) est le plus souvent utilisé comme agent oxydant dans la réaction aluminothermique, l'oxyde de fer (III) rouge (FedeuxO3), oxyde de manganèse (MnOdeux), oxyde de chrome (CrdeuxO3), ou de l'oxyde de cuivre (II) peut être utilisé. L'aluminium est presque toujours le métal qui est oxydé.

La réaction chimique typique est :

FoideuxO3+ 2Al → 2Fe + AldeuxO3+ chaleur et lumière

Notez que la réaction est à la fois un exemple de combustion ainsi qu'une réaction d'oxydoréduction. Pendant qu'un métal est oxydé, l'oxyde métallique est réduit. La vitesse de la réaction peut être augmentée en ajoutant une autre source d'oxygène. Par exemple, effectuer la réaction aluminothermique sur un lit de neige carbonique (dioxyde de carbone solide) donne un résultat spectaculaire !

Notes de sécurité sur la réaction aluminothermique

Réaction aluminothermique à distance.Dunk / Flickr / CC BY 2.0

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Dunk / Flickr / CC BY 2.0

La réaction aluminothermique est hautement exothermique. En plus du risque de brûlures en s'approchant trop près de la réaction ou en éjectant du matériel, il existe un risque de lésions oculaires en regardant la lumière très vive qui est produite. Effectuez la réaction aluminothermique uniquement sur une surface résistante au feu. Portez des vêtements de protection, tenez-vous loin de la réaction et essayez de l'enflammer à distance.