Experiments with Thermite - Chemistry and Chemists № 2 2025

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

Combustion of Thermite: Fe₃O₄ + KNO₃ + Al (waste) + S - Part 8
Горение термита: Fe₃O₄ + KNO₃ + Al (отходы) + S - часть 8

I repeated the previous experiment, increasing the amount of thermite mixture prepared from aluminum waste:

Iron oxide (Fe₃O₄): 17.2 g,
aluminum: 7.8 g,
potassium nitrate: 4.5 g,
sulfur: 0.3 g.

The mixture ignited easily but burned much more slowly than the thermite made with high-quality, finely dispersed aluminum. Additionally, the combustion was uneven.

Therefore, I decided to stop experimenting with aluminum waste.

Photos/Video

Горение термита: Fe₃O₄ + KNO₃ + Al (отходы) + S - часть 8

Повторил предыдущий эксперимент, увеличив количество термитной смеси, приготовленной из отходов алюминия:

Оксид железа (Fe₃O₄): 17.2 г,
алюминий: 7.8 г,
нитрат калия: 4.5 г,
сера: 0.3 г.

Смесь загорелась легко, однако горела гораздо медленнее, чем термит, приготовленный из качественного, мелкодисперсного алюминия. Кроме того, горение происходило неравномерно.

Следовательно, я решил прекратить эксперименты с алюминиевыми отходами.

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

Combustion of Thermite: Iron(II, III) Oxide/Aluminum (Fe₃O₄/Al) - Part 9
Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (Al/Fe₃O₄) - часть 9

As I have already noted, thermite combustion is often demonstrated in a clay flower pot. These pots typically have a hole in the bottom to allow excess water to drain from the soil. When thermite burns, molten iron naturally flows through this hole. I had a clay pot available, but its size made me uneasy: if I filled such a large pot with thermite, I would risk starting a fire in the laboratory. I had only ever seen small-scale thermite reactions and could not predict how a large quantity would behave.

Combustion of Thermite: Iron(II, III) Oxide/Aluminum (Fe3O4/Al)

I returned to the composition: Al - 1, Fe₃O₄ - 2.75 (by weight), and decided to conduct the combustion in a tin can instead. The can was much smaller than the pot and required less thermite to fill.

I prepared a mixture of 10 g of finely powdered aluminum and 27.5 g of iron(II, III) oxide (Fe₃O₄). I made a hole in the bottom of the tin can and covered it with aluminum foil to prevent the mixture from spilling out. Then I filled the can with the thermite mixture (without compacting it). I placed the can on an iron tripod, which stood in an iron tray filled with sand.

I directed a strong flame from the burner at the thermite. The mixture ignited quickly, and the substances began to react vigorously. A bright yellow flame with many sparks appeared, and the tin can glowed yellow from the heat.

The reaction was more intense, more violent, and lasted longer than in my previous experiments with smaller quantities. My colleagues have often told me that to properly demonstrate the thermite reaction, a sufficient amount of the mixture is needed; otherwise, the impressive visual effect is lost. Toward the end of the reaction, a stream of molten iron flowed from the bottom of the can, although it did not last long. The burning stopped, and the can cooled rapidly.

I took the camera off the tripod to shoot a close-up video. At the bottom of the can, I observed red-hot droplets of porous iron; most of the metal had remained inside. The bottom of the can had burned through in several places, so the molten iron was leaking not only through the original hole, but also through new ones that had formed.

Photos/Video

Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (Al/Fe₃O₄) - часть 9

Как я уже отмечал, демонстрацию горения термита часто проводят в глиняном горшке для комнатных растений. В дне горшка обычно имеется отверстие, предназначенное для того, чтобы из грунта стекал избыток воды. Во время горения термита, разумеется, через это отверстие течет расплавленное железо. Глиняный цветочный горшок у меня был, но размер этого горшка вселял опасение: если я заполню такой большой горшок термитом, то рискую устроить пожар в лаборатории. До этого наблюдал горение только небольших количеств термита и не мог предвидеть, как будет протекать горение большой массы термита.

Я вернулся к составу: Al - 1, Fe₃O₄ - 2.75 (по весу) и решил попробовать горение термита в жестяной консервной банке. Банка была гораздо меньше горшка и требовала меньше термита для заполнения.

Приготовил смесь из 10 г мелкодисперсного алюминия и 27.5 г оксида железа(II, III), Fe₃O₄. Сделал в дне жестяной банки отверстие, дно банки застелил алюминиевой фольгой (чтобы термит не высыпался сквозь дырку). Насыпал термит в банку (не уплотнял). Банку поставил на железную треногу, которая находилась в железном лотке с песком.

Направил сильное пламя горелки на термит. Смесь быстро загорелась и вещества стали активно реагировать между собой. Появилось яркое желтое пламя с множеством искр. Железная банка раскалилась до желтого цвета.

Горение происходило более масштабное, яростное и продолжительное, чем в прошлых экспериментах, когда я использовал меньшие количества термита. Коллеги не раз мне рассказывали, что для демонстрации горения термита необходимо использовать достаточного количество смеси, в противном случае потрясающий визуальный эффект теряется. Под конец реакции из дна банки потек поток раскаленного железа, однако, длилось это недолго. Горение прекратилось, банка стала быстро остывать.

Снял камеру со штатива, взял в руки, чтобы снимать видео с близкого расстояния. На дне банки были раскаленные докрасна капли пористого железа: большая часть металла осталась внутри. Дно банки прогорело в нескольких местах, поэтому расплав железа вытекал не только сквозь изначально проделанное отверстие.

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

Combustion of Thermite: Iron(II, III) Oxide/Aluminum (Fe₃O₄/Al) - Part 10
Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (Al/Fe₃O₄) - часть 10

I increased the amount of thermite components to 15 g of finely dispersed aluminum and 41.25 g of iron(II, III) oxide (Fe₃O₄). The thermite was not compacted.

The rest of the experimental conditions were similar to the previous ones, except that the tin can used was narrower and taller. As a result, I managed to ignite the thermite only on the third attempt. The issue was not with the thermite itself, but with the burner and the can: when I tilted the burner downward to direct the flame into the tall can, the flame extinguished due to the poor design of the gas burner.

Once I succeeded in directing the flame at the thermite, it ignited instantly. I had to urgently move my face away from the flame—otherwise, even the plexiglass shield might not have protected me from burns. A fiery fountain erupted from the can: a tall yellow flame accompanied by a shower of sparks. The walls of the tin can heated up quickly.

I had hoped that a stream of molten iron would flow from the hole in the can, but instead, only numerous sparks emerged, along with occasional drops of iron. There was no continuous stream of molten metal. The walls of the can glowed yellow, but almost no iron flowed out.

Gradually, the flame subsided—the thermite reaction was coming to an end. Despite the combustion having stopped, the bottom of the can remained glowing yellow for several seconds before beginning to cool rapidly.

I picked up my phone and approached the can, continuing to record. Inside, I found two large "drops" of iron that had already solidified but were still glowing brightly. The thermite had burned several additional holes in the bottom of the can, but the molten metal did not pour out through them; instead, it solidified inside.

In future experiments, it will be necessary to provide thermal insulation for the walls and bottom of the can to reduce heat loss. I hope that insulation will help keep the iron molten longer and allow it to flow through the hole in the bottom. A ceramic pot would have been ideal, but I didn't have one of the right size. However, I did have tin cans and clay.

Photos/Video

Горение термита: оксид железа (II, III)/алюминий (Al/Fe₃O₄) - часть 10

Увеличил количество компонентов термита до 15 г мелкодисперсного алюминия и 41.25 г оксида железа (II, III), Fe₃O₄. Термит не уплотнял.

Остальные условия эксперимента были аналогичны предыдущим. Разве что жестяная консервная банка попалась более узкая и высокая. В результате мне удалось зажечь термит только с третьей попытки. Проблема была не в термите, а в горелке и банке: когда я наклонял горелку вниз, чтобы направить пламя внутрь высокой банки, пламя гасло из-за неудачной конструкции газовой горелки.

Когда мне удалось направить пламя на термит, он загорелся моментально: пришлось срочно убирать физиономию подальше от пламени термита. Иначе щиток из оргстекла не спас бы от ожогов. Из банки ударил огненный фонтан: высокое желтое пламя с большим количеством искр. Стенки жестяной банки быстро раскалились.

Я надеялся, что из отверстия банки потечет струя расплавленного железа, однако из отверстия вылетали только многочисленные искры и упали отдельные капли железа. Струи расплавленного металла не наблюдалось. Стенки банки светились желтым светом, но железо из банки почти не текло.

Постепенно пламя уменьшилось - горение термита заканчивалось. Несмотря на прекращение горения термита, нижняя часть банки оставалась нагретой до желтого каления несколько секунд, потом стала быстро остывать.

Взял телефон в руки и подошел близко к банке, продолжая снимать видео. Внутри банки обнаружил две огромные "капли" железа, которые уже застыли, но еще продолжали ярко светиться. Термит прожег в дне банки несколько дополнительных отверстий, но железо сквозь них не вылилось. Расплавленный металл застыл внутри.

В следующих экспериментах необходимо позаботиться о теплоизоляции стенок и дна банки, чтобы уменьшить потери тепла. Я надеялся, что благодаря теплоизоляции, железо будет оставаться в расплавленном состоянии дольше и успеет вытечь сквозь отверстие в дне банки. Идеальным было бы использовать керамический горшок, но горшка подходящих размеров у меня не было. Зато были жестяные банки и глина.