Experiments with Thermite - Chemistry and Chemists № 2 2025

Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter

Combustion of Thermite: Barium Sulfate/Aluminum (BaSO₄/Al) - Part 28
Горение термита: сульфат бария/алюминий (BaSO₄/Al) - часть 28

For this experiment, I used technical-grade barium sulfate (commonly used in lead-acid batteries) and aluminum powder (particle size: 100-140 microns). Based on the reaction equation below, I performed the necessary calculations:

8Al + 3BaSO₄ = 4Al₂O₃ + 3BaS

M(Al) = 26.98 g/mol

M(BaSO₄) = 233.38 g/mol

m(Al) = 50 g

m(BaSO₄) = (50 x 3 x 233.38) / (26.98 x 8) = 162.19 g

I thoroughly mixed 50 g of aluminum with 162.19 g of barium sulfate, placed the mixture into a cut aluminum beer can, and lightly compressed it. I made a depression in the center and added an incendiary composition consisting of 1 g of finely dispersed aluminum and 2.75 g of iron oxide (Fe₃O₄).

As before, the experiment was conducted outdoors. I placed the can on a sheet of iron (specifically, the body of a gas mask filter housing, which turned out to have fairly thick walls).

I directed a strong flame from a gas burner onto the incendiary mixture. It heated up to a red glow, and the aluminum wall of the can behind the flame melted and became wrinkled—but the main mixture did not ignite. This was likely due to insufficient mixing of the components.

I loosened and stirred the incendiary mixture with a stick, then applied the flame again. This time, the incendiary composition ignited, and shortly afterward, the aluminum-barium sulfate mixture also ignited.

A large, blinding white flame erupted. In the video, the flame appears yellow due to the camera's inability to capture colors accurately. Sparks flew in all directions. The combustion was accompanied by a loud hissing sound and produced a large amount of white smoke.

The reaction left a red-hot circular zone on the iron sheet. Numerous small, solidified droplets of melt were scattered around the area. The iron sheet was burned through.

I left the burned-through sheet outdoors in a secluded location. After a while, it began to emit the smell of hydrogen sulfide due to the reaction between barium sulfide and moisture in the air.

The reaction product of barium sulfate and aluminum is barium sulfide, which is toxic. Therefore, inhaling the resulting smoke is extremely dangerous—another important reason why such experiments must never be performed indoors.

In conclusion, I would like to highlight an important point. Pure barium sulfate is non-toxic and is used in medicine as a contrast agent for radiographic imaging. Patients ingest it before undergoing X-rays of the digestive tract. However, technical-grade barium sulfate may contain a dangerous impurity: barium sulfide. There have been fatal incidents when patients mistakenly consumed technical-grade barium sulfate instead of the purified medical form. Therefore, technical barium sulfate should always be treated as a toxic substance: avoid inhaling its dust and prevent it from entering the body.

Photos/Video

Горение термита: сульфат бария/алюминий (BaSO₄/Al) - часть 28

Для эксперимента использовал технический сульфат бария (применяется в свинцово-кислотных аккумуляторах) и порошок алюминия (100-140 микрон). Исходя из уравнения реакции, провел расчеты:

8Al + 3BaSO₄ = 4Al₂O₃ + 3BaS

M(Al) = 26.98 g/mole

M(BaSO₄) = 233.38 g/mole

m(Al) = 50 g

m(BaSO₄) = (50 x 3 x 233.38) / (26.98 x 8) = 162.19 g

Я тщательно смешал 50 г Al и 162.19 г BaSO₄ и поместил состав в срезанную алюминиевую пивную банку, слегка утрамбовал. Сделал в смеси углубление и насыпал туда зажигательную смесь из 1 г мелкодисперсного алюминия и 2.75 г оксида железа Fe₃O₄.

Как и в прошлый раз, эксперимент провел на открытом воздухе. Банку поставил на лист железа (корпус фильтрующей коробки противогаза, стенки которой оказались довольно толстыми).

Направил сильное пламя газовой горелки на зажигательную смесь. Смесь раскалилась до красного свечения, алюминиевая стенка банки позади пламени расплавилась и сморщилась, но смесь не загорелась! Вероятно, я недостаточно тщательно смешал компоненты.

Разрыхлил и перемешал зажигательную смесь палочкой, затем повторно направил на нее пламя. Зажигательная смесь вспыхнула, чуть позже загорелась смесь алюминия с сульфатом бария.

Образовалось большое, ослепительно белое пламя. На видео пламя выглядит желтым, поскольку камера неправильно передает цвета. Во все стороны летели искры. Горение сопровождалось сильным шипением и образованием большого количества белого дыма.

В результате сгорания смеси на листе железа образовалась раскаленная зона в форме круга. Вокруг нее было разбросано множество мелких застывших капель расплава. Лист железа прогорел насквозь.

Оставил прогоревший лист на открытом воздухе в укромном месте.. От контакта с влагой воздуха он стал пахнуть сероводородом.

Продуктом реакции сульфата бария и алюминия является токсичный сульфид бария, поэтому вдыхать образовавшийся дым недопустимо. Это еще одна причина не проводить такие эксперименты в помещении.

В заключение отмечу важный факт. Чистый сульфат бария нетоксичен и применяется в медицине в качестве контрастирующего вещества (рентгенография). Пациенты употребляют сульфат бария внутрь перед съемкой рентгена пищеварительного тракта. Однако, технической сульфат бария может содержать опасную примесь - сульфид бария. Описаны летальные случаи, когда пациенты употребляли по ошибке технический сульфат бария вместо очищенного медицинского препарата. Поэтому с техническим сульфатом бария следует обращаться как с токсичным веществом: не вдыхайте его пыль, не допускайте попадания внутрь.