テルミット反応とは？アルミ単体の取り出し方法と発熱温度について

Al2O3がテルミット反応を起こすと、アルミ単体が取り出せます。テルミット反応は、アルミニウムと酸化物との反応により発生する鉄を始めとする金属の還元に用いられる反応です。

テルミット反応の発熱温度は、通常、反応物の種類や反応条件によって異なりますが、アルミニウムと酸化鉄(III)の反応においては、発熱温度は約2500℃とされています。

また、テルミット反応は、高温にすることによる還元反応の一種と言えます。アルミニウムは酸化物の酸素と反応し、還元されます。テルミット反応は、化学反応に必要なエネルギーを、加熱によって供給することによって反応が進行するので、高温にすることが重要な条件です。

お礼

2023/03/16 16:20

ご回答ありがとうございました。

質問者

　テルミット反応とは酸素と結合しやすい金属の粉末を使って、それよりは酸素と結合する力が弱い金属の酸化物を還元する反応の事を言います。
　還元剤として使用される金属として一般的にはアルミニウムの粉末が使われますが、(金属ではない)ケイ素の粉末が使われる事もあります。
　還元される方の金属酸化物の種類は様々で、クロム、コバルト、マンガン、バナジウムの酸化物を還元する際などにテルミット反応が用いられています。また、特殊な合金の原料として炭素を含まない鉄を精錬する場合にテルミット反応が使われる事もあります。
　テルミット反応は高温によって還元するのではなく、酸素と結合する力が強い金属が燃焼する際に周囲に存在している酸化物から酸素を奪う事によって、金属酸化物を還元しています。
　そのため、ケイ素粉末を使った場合には酸素と結びつく力がケイ素よりも強い金属酸化物を還元する事は出来ませんし、アルミニウム粉末を使った場合には酸素と結びつく力がアルミニウムよりも強い金属酸化物を還元する事は出来ません。
　酸化アルミニウムはアルミニウムと酸素が結合したものであり、アルミニウム粉末を使ってアルミニウムの酸化物から酸素を奪おうとしても、アルミニウム同士では酸素と結びつく力が同じなのでテルミット反応は起きません。ケイ素は酸素と結びつく力がアルミニウムよりも弱いので酸化アルミニウムを還元出来ません。
　ナトリウムのような｢アルミニウムよりも更に酸素と結びつく力が強い金属｣を使えば酸化アルミニウムを還元する事も出来ますが、ナトリウムは水に濡れただけで爆発的な発熱反応を起こす危険物であり、空気に触れているだけで空気中の湿気や酸素と反応して腐食してしまうため、ナトリウムを使って酸化アルミニウムを還元する事には実用性がありません。

お礼

2023/03/16 16:19

分かり易いご説明ありがとうございます。

質問者

通常テルミット反応と呼ばれるのは酸化傾向の違う金属同士
例として単体アルミと酸化鉄などの粉末を混合し着火などにより一定温度以上にした時に
酸化鉄の酸素をアルミが急速に奪い酸化アルミになる反応での発熱により単体鉄を融解し分離する
という反応になるかと思います。
酸化鉄の代わりに酸化銅なども使われることがあります。

お礼

2023/03/16 16:17

ご回答ありがとうございました。

質問者

テルミット反応は、金属と金属酸化物との反応で、高温下で発生する放熱反応です。アルミニウムと酸化アルミニウムのテルミット反応は、アルミニウムが酸化アルミニウムを還元してアルミニウム金属を生成する反応であり、その際に大量の熱エネルギーが放出されます。

したがって、テルミット反応によってアルミニウム単体が取り出せるという認識は正しいです。

テルミット反応の発熱温度は、反応する金属酸化物によって異なりますが、一般的には約2500〜3000℃の高温で反応が進行します。

また、テルミット反応は高温にすることによる還元反応であり、金属イオンが還元されて金属が生成されます。この反応は、鉄道のレール修復や建築物の鉄骨の接合などに使用されることがあります。

お礼

2023/03/16 16:08

分かり易いご説明ありがとうございます。

質問者