Химия и Химики № 5 2013. Реакция алюминиевой пудры и оксида меди

Как известно, смеси алюминия с оксидами некоторых металлов при поджигании активно горят. В качестве примеров можно назвать оксиды железа, хрома, марганца, кобальта, никеля и т.д. В результате образуется металл и оксид алюминия. Поскольку при реакции развивается высокая температура, оба вещества плавятся. Такие смеси называют термитами. Горение термитов используют, как для получения металлов в индивидуальном виде (алюмотермическое восстановление), так и для создания высоких температур (термитная сварка, зажигательные бомбы с термитом). В последнем случае, как правило, берут дешевые оксиды железа - Fe₃O₄ или Fe₂O₃. Кроме того, горение термита - один из самых эффектных химических опытов.

Термитные смеси хорошо изучены, однако с ними далеко не все так просто. Во-первых, для термитов, как правило, берут алюминиевый порошок, но не алюминиевую пудру (т.к. с ней реакция протекает слишком бурно, а имеющийся в пудре воздух может привести к разбрызгиванию реакционной смеси). С другой стороны, поджечь (инициировать) смесь, которая содержит грубый порошок алюминия, сложно: для этого нужен магний или специальные промежуточные составы.

Во-вторых, для термитов пригодны далеко не все оксиды металлов, которые реагируют с алюминием: в некоторых случаях реакция может быть слишком бурной [1]. Проиллюстрируем это на примере оксида меди и алюминиевой пудры. Смесь оксида меди и алюминиевой пудры при поджигании вспыхивает и даже взрывается.

Приготовил смесь из 5 грамм оксида меди и 1.23 грамма алюминиевой пудры (хотел взять 1.15, но переборщил при накладывании в стаканчик для взвешивания). Смесь засыпал в шприц на 5 мл и аккуратно запрессовал. Все не влезло, осталась примерно треть грамма смеси, ее я сжег простым насыпом на листе бумаги (замедлитель - дорожка из спичек). Произошла желтая вспышка.

В шприц со смесью аккуратно вставил поршень, перевязал изолентой. Замедлителем был кусочек стопина и "карамельная бумага". Шприц прикрепил к дереву с помощью изоленты. Громкость взрыва превзошла все мои ожидания! Было раза в полтора - два громче, чем от аналогичной смеси со свинцовым суриком. Образовалось облачко желтого дыма (но дыма было очень мало, в то время как в случае смеси с оксидом свинца Pb₃O₄ получилась целая "дымовая завеса"). На дереве решительно не осталось никаких следов.

Из других оксидов, которые бурно реагируют с алюминиевой пудрой, можно назвать хромовый ангидрид CrO₃ [оксид хрома (VI)] и диоксид марганца.

____________________________________________________
¹ Вспомните, что смесь алюминиевой пудры и свинцового сурика Pb₃O₄ при поджигании вспыхивает или взрывается - см. статью Взрыв смеси свинцового сурика и алюминиевой пудры [ссылка].

Смотреть Видео (21 Мб, .avi )