Experiments with Thermite - Chemistry and Chemists № 2 2025

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

Combustion of Thermite: Iron(II, III) Oxide/Aluminum (Fe₃O₄/Al) - Part 3
Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (Al/Fe₃O₄) - часть 3

For the third experiment, I used 3 g of finely dispersed aluminum and 8 g of iron(II, III) oxide (Fe₃O₄). I mixed the powders and placed them in an aluminum foil tube, which I then set in an iron tray filled with dry sand. I invited a colleague to watch the thermite reaction - the same colleague who had previously advised me to use a porcelain crucible for the thermite, which resulted in the crucible shattering and splashing molten iron.

As before, I set up a protective plexiglass screen in front of my smartphone.

I ignited the thermite using a gas burner. The mixture caught fire with a yellow flame, scattering beautiful sparks. The reaction lasted about six seconds, producing an irregularly shaped piece of iron.

During the experiment, an unfortunate incident occurred. As soon as I ignited the thermite, I looked away to avoid being blinded by the flame. When I glanced at the camera, I saw that my colleague was about to remove my smartphone from the tripod to film while holding it. Touching the camera during a dynamic experiment is a bad idea, as it can ruin the footage. I gestured for him to stop, which he did, but in the process, he moved too close to the plexiglass screen, causing his reflection to appear in the video. Additionally, the screen significantly distorted the footage.

To obtain a higher-quality recording, I removed the plexiglass screen and repeated the experiment. The thermite burned in a similar manner, but the video turned out much better.

Photos/Video

Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (Al/Fe₃O₄) - часть 3

Для третьего эксперимента я использовал 3 г мелкодисперсного алюминия и 8 г оксида железа (II, III), Fe₃O₄. Смешал порошки и поместил их в трубку из алюминиевой фольги. Трубку поставил в железный лоток, наполненный сухим песком. Пригласил коллегу наблюдать за горением термита (того самого коллегу, который посоветовал мне поместить термит в фарфоровый тигель, в результате чего тигель с расплавленным железом разлетелся).

Как в прошлый раз, перед смартфоном установил защитный экран из оргстекла.

Поджег термит пламенем газовой горелки. Смесь загорелась желтым пламенем, разбрасывая красивые искры. Горение термита продолжалось примерно 6 секунд. Образовался королек железа неправильной формы.

Во время эксперимента имел место не совсем приятный случай. Как только я поджег термит, отвернул глаза, чтобы пламя не ослепило. Посмотрел в сторону камеры и обнаружил, что коллега хочет снять мой смартфон со штатива, чтобы снимать, держа телефон в руках. Трогать камеру во время съемок динамического эксперимента - плохая идея, можно испортить видео. Поэтому я жестом показал, чтобы он не трогал телефон. Коллега так и сделал, однако он успел приблизиться к экрану из оргстекла, в результате на видео запечалилось его отражение. Кроме того, экран значительно исказил видео.

Чтобы снять более качественное видео, я убрал экран из оргстекла и повторил эксперимент. Горение термита протекало аналогично, зато видео получилось лучше.

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

Combustion of Thermite: Iron(II, III) Oxide/Aluminum (Waste), Fe₃O₄/Al - Part 4
Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (отходы), Al/Fe₃O₄ - часть 4

After conducting several comparison experiments using high-quality aluminum, I moved on to testing aluminum waste obtained from aluminum wire production. The waste was a dark gray mass in which aluminum fibers were distinguishable.

Similar to the previous experiment, I weighed 3 grams of aluminum and 8 grams of iron oxide (Fe₃O₄), then mixed the substances in an iron mortar. Initially, the waste was wet, but after being stored in a loosely sealed jar, it dried out. However, I was unsure whether all the moisture had evaporated completely, so I further dried the prepared thermite in a drying cabinet at 95°C. The presence of water in the thermite could cause the spattering of hot particles during combustion.

After two hours of drying, I placed the thermite in an aluminum foil tube and compacted it. I then positioned the tube in sand inside an iron tray and directed a strong gas burner flame at the thermite.

Unlike in previous experiments, igniting this thermite proved to be quite difficult. Sparks appeared, and the upper layer of the mixture glowed yellow-hot, but the thermite refused to ignite. Several times, the mixture briefly flared up but quickly died out—the combustion did not propagate deeply into the thermite. After a minute of unsuccessful attempts, the thermite finally ignited, but the reaction was less vigorous than that of thermite made with high-quality aluminum. Moreover, the lower part of the tube, which was immersed in sand, did not burn at all.

This thermite is poorly suited for practical applications.

I recalled that thermite composed solely of aluminum powder and iron oxides is rarely used as an incendiary composition in military applications. To enhance combustion and facilitate ignition, a portion of the iron oxides is typically replaced with more reactive oxidizers. Additionally, binders and various additives are introduced into such thermites.

So, I need to consult military textbooks and adapt the compositions they provide, replacing expensive and scarce oxidizers with affordable and widely available ones—such as potassium nitrate.

Photos/Video

Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (отходы), Al/Fe₃O₄ - часть 4

После нескольких экспериментов сравнения, в которых был использован качественный алюминий, я перешел к экспериментам с отходами алюминия, которые образуются при производстве алюминиевой проволоки. Отходы представляли собой темно-серую массу, в ней можно было различить алюминиевые волокна.

Аналогично предыдущему эксперименту, я взвесил 3 грамма алюминия и 8 грамм оксида железа, Fe₃O₄, затем cмешал вещества в железной ступке. Первоначально отходы были влажными, но при хранении в неплотно закрытой баночке масса подсохла. Я не был уверен, полностью ли испарилась вода, поэтому дополнительно высушил приготовленный термит в сушильном шкафу при 95°С. Присутствие воды в термите могло вызывать разбрызгивание раскаленных частиц во время горения термита.

После двух часов сушки поместил термит в трубку из алюминиевой фольги и уплотнил. Трубку установил в песке внутри железного лотка. Направил на термит сильное пламя газовой горелки.

В отличие от всех предыдущих экспериментов оказалось, что зажечь данный термит было очень трудно. Образовывались искры, верхняя часть смеси раскалилась до желтого свечения, но термит не хотел загораться. Несколько раз смесь вспыхивала, но быстро гасла: горение не распространилось вглубь термита. Неудачные попытки продолжались минуту, после чего термит загорелся. Горение было менее интенсивным, чем в случае термита, приготовленного из качественного алюминия. Более того, оказалось, что нижняя часть трубки с термитом, которая была погружена в песок, не сгорела.

Такой термит плохо подходит для практических целей.

Вспомнил, что термит, приготовленный из только алюминия и оксидов железа, практически не применяется в качестве зажигательного состава в военном деле. Для интенсификации горения и облегчения воспламенения смеси, часть оксидов железа заменяют более активными окислителями. Кроме того, в такие термиты вводят связующее и различные другие добавки.

Значит, нужно посмотреть учебники для военных и адаптировать приведенные в них рецептуры, заменив дорогие и дефицитные окислители доступными и дешевыми, например, нитратом калия.