Что такое алюминотермия какие металлы можно получить этим способом

4. 4. 032 Физическая химия и алюминотермия Бекетов

4.4.032 Физическая химия и алюминотермия Бекетова

Химик, лектор, популяризатор, общественный деятель; профессор химии Харьковского университета и Высших женских курсов; ординарный академик Петербургской АН, член Парижского химического общества; основатель и глава научной физико-химической школы; председатель Русского физико-химического общества; инициатор и член ряда научных и просветительных обществ; заведующий химической лабораторией Петербургской АН, основатель нескольких термохимических лабораторий; лауреат Ломоносовской премии Петербургской АН; тайный советник — Николай Николаевич Бекетов (1827—1911) является одним из основоположников физической химии и химической динамики, создателем алюминотермии.

На Западе основоположником физической химии в ее современном виде считается немецкий ученый В. Оствальд, возглавивший первую кафедру физической химии Лейпцигского университета в 1888 г, а родоначальником алюминотермии — немецкий химик Г. Гольдшмидт, получивший свои первые результаты в 1894—1898 гг.

Правда, Н.Н. Бекетов занимался этим несколько ранее. В 1865 г. русский ученый защитил докторскую диссертацию «Исследования над явлениями вытеснения одних элементов другими», представляющую собой обширное физико-химическое экспериментальное исследование, и тогда же начал читать первый курс лекций по современной физической химии в Харьковском университете. (До этого в течение 5 лет Бекетов вел «Специальный курс органической химии и отношение физических и химических явлений между собой»). Кстати, тогда В. Оствальду было всего 12 лет.

Алюминотермию Бекетов открыл и вовсе в 1859 г., за два года до рождения Г. Гольдшмидта, а когда Гансу исполнилось 4 годика, русский химик уже разработал методы «химического» производства алюминия. Фабрики Германии и Франции, внедрившие этот метод, к 1890-м гг. давали четверть мирового производства алюминия. Гольдшмидт же осваивал т.н. внепечной процесс — одно из направлений алюминотермии.

Старая история Старого света! Научные приоритеты на Западе дело тонкое. Займемся делом.

Первым физической химией как наукой занялся М.В. Ломоносов. Он даже читал курс — «Введение в истинную физическую химию» в 1752—1754 гг. Затем сто лет наука развивалась своим естественным путем, пока Бекетов вновь не втиснул ее в русло университетской программы.

Эта научная и учебная новация была как нельзя более кстати. Во-первых, потому что и сам Бекетов на примере своих теоретических выкладок и процесса алюминотермии прекрасно продемонстрировал принципы физической химии, как самостоятельной науки, имеющей практическое применение. И, во-вторых, открытый Д.И. Менделеевым в 1869 г. периодический закон химических элементов и ряд работ европейских ученых обрели в этой науке свое надежное основание.

Историки науки, отмечавшие неординарность общего Бекетовского подхода к химии, любят говорить об ученом как о химике-философе.

В то время, как европейские химики занимались исключительно открыванием новых тел и новых соединений, Бекетов, не соблазняясь жаждой открытия новых фактов, «медленно шел по трудному пути теоретической химии и стремился к решению вопроса о том, где источник, где причина того, что в химии определяется термином “химическое сродство”» (http://dic.academic.ru/).

На этот путь химик вступил во время 15-месячной командировки в научные учреждения Европы. Начал Бекетов с того, что в Парижской Сорбонне у академика Ж.Б. Дюма стал изучать зависимость направления химических реакций от состояния реагентов и внешних условий.

В 1858 г. ученый приступил к исследованию действия водорода на водные растворы солей серебра, цинка на хлориды бария и кремния, магния на фторид алюминия. В этих весьма опасных опытах, проводимых в запаянных стеклянных трубках, когда давление доходило до 100 атм, химик обнаружил, что водород, магний и цинк вытесняют металлы из их солей, т.е. восстанавливают их.

Посвятив несколько лет исследованиям этих реакций восстановления металлов, химик убедился, что наибольшей устойчивостью (прочностью) обладают соединения противоположных по характеру элементов с наиболее близкими атомными весами («паями»).

Помимо этого Бекетов указал также на то, что количество тепла, выделяемое при соединении простых тел, представляет собою «разность между сродствами однородных и сродствами разнородных атомов», и что при реакции «менее плотное тело вытесняет более плотное». Определяя теплоты образования оксидов и хлоридов щелочных металлов, Бекетов впервые в мире получил безводные оксиды щелочных металлов.

Изучая вытеснение одних элементов другими, и впервые наблюдая протекание реакции в двух направлениях, Бекетов установил, что на направление химической реакции влияет концентрация реагентов и давление, дал формулировку состояния равновесия.

Предположив также, что химические явления связаны с относительными массами и расстояниями между центрами действующих частиц, ученый вплотную подошел к одному из главных химических законов — закону действующих масс, устанавливающему соотношение между массами реагирующих веществ в химических реакциях при равновесии, а также зависимость скорости химической реакции от концентрации исходных веществ.

Этот закон в его классическом виде был сформулирован в 1867 г. норвежскими учеными К. Гульдбергом и П. Вааге.

Установив «вытеснительный ряд металлов», повторенный позднее электрохимическим рядом активности (напряжений), Бекетов в качестве наиболее сильных восстанавливающих агентов в этом ряду увидел глиний (алюминий) и магний. С их помощью ученый получил металлический барий, рубидий, цезий, хром, ванадий, марганец, вольфрам, освоил промышленное производство алюминия.

Описание опыта можно найти у самого Бекетова:

«Я взял безводную окись бария и, прибавив к ней некоторое количество хлористого бария, как плавня, положил эту смесь вместе с кусками глиния в угленой тигель и накаливал его несколько часов. По охлаждении тигля я нашел в нем металлический сплав уже совсем другого вида и физических свойств, нежели глиний. Этот сплав имеет крупнокристаллическое строение, очень хрупок, свежий излом имеет слабый желтоватый отблеск; анализ показал, что он состоит на 100 ч из 33,3 бария и 66,7 глиния или, иначе, на одну часть бария содержал две части глиния».

Типичная реакция с выделением огромного количества тепла Q (температура достигает 2000—3000 ; С) имеет вид:

2Al + Cr2О3 = Al2О3 + 2Cr + Q

Созданные Бекетовым основы методов алюминотермии и магниетермии позволили по аналогии создать позднее калиетермию и кальциетермию. Обобщает все эти методы металлотермия, с помощью которой удается получать титан, ниобий, цирконий, бор, уран, стронций, гафний, редкоземельные элементы, огнеупорный термиткорунд, магниды и другие металлы и сплавы.

Алюминотермия незаменима при сварке стальных трамвайных рельсов, проводов, труб, металлических конструкций. В место стыка засыпается термит (смесь порошка алюминия с железной окалиной), поджигается и буквально за минуту рельсы свариваются.

P.S. Говорят: химия — скучная вещь. Отнюдь. Однажды в кабинет Бекетова вбежал взволнованный слуга:

— Николай Николаевич! В вашей библиотеке воры!

Источник

Алюминотермия

Алюминотермия (алюмотермия; от лат. Aluminium и греч. therme — тепло, жар) — способ получения металлов, неметаллов (а также сплавов) восстановлением их оксидов металлическим алюминием:

При этой реакции выделяется большое количество теплоты, смесь нагревается до 1900—2400 °C.

История

Реакция открыта в 1859 г. русским химиком Н. Н. Бекетовым.

Алюминотермия (от алюминий и греч. thérme — теплота), алюминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием (см. Металлотермия). Шихта (из порошкообразных материалов) засыпается в плавильную шахту или тигель и поджигается с помощью запальной смеси. Если при восстановлении выделяется много теплоты, осуществляется внепечная алюминотермия, без подвода тепла извне, развивается высокая температура (1900—2400°С), процесс протекает с большой скоростью, образующиеся металл и шлак хорошо разделяются. Если теплоты выделяется недостаточно, в шихту вводят подогревающую добавку или проводят плавку в дуговых печах (электропечная алюминотермия). В Советском Союзе электропечная алюминотермия широко распространена. Алюминотермию применяют для получения низкоуглеродистых легирующих сплавов трудновосстановимых металлов — титана, ниобия, циркония, бора, хрома и др., для сварки рельсов и деталей стального литья; для получения огнеупора — термиткорунда. Алюминотермия открыта русским учёным Н. Н. Бекетовым (1859), в промышленности внепечной процесс освоен немецким химиком Г. Гольдшмидтом (1898).

Применение

Алюминотермия применяется для получения хрома, ванадия, марганца, вольфрама и других металлов и сплавов. Термит (смесь порошка алюминия с железной окалиной) используют при сварке рельсов, стальных труб, металлических конструкций.

См. также

Для улучшения этой статьи желательно ? :

• Найти и оформить в виде сносок ссылки на авторитетные источники, подтверждающие написанное.

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Алюминотермия» в других словарях:

алюминотермия — (алюминий + гр. therme теплота, жар) алюмотермия способ получения металлов восстановлением их окислов алюминием, процесс сопровождается повышением температуры до 2 400 °с; а. используется также для сварки рельсов, труб и в зажигательных снарядах … Словарь иностранных слов русского языка

алюминотермия — алюмотермия Словарь русских синонимов. алюминотермия сущ., кол во синонимов: 1 • алюмотермия (1) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин … Словарь синонимов

АЛЮМИНОТЕРМИЯ — (от алюминий и греч. therme жар теплота), получение металлов и сплавов восстановлением оксидов металлов алюминием, которое сопровождается выделением значительного количества теплоты (см. Металлотермия) … Большой Энциклопедический словарь

алюминотермия — Способ выплавки низкоуглерод. ферросплавов с использованием Аl в кач ве восстановителя. Осн. особенности алюминотермич. процессов (АТП): выделение значит. к ва тепла — возможность процесса без подвода электрич. (тепловой) энергии извне, т.е … Справочник технического переводчика

АЛЮМИНОТЕРМИЯ — (от алюминий и греч. thermё тепло, жар) процессы, осн. на восстановлении порошкообразным алюминием кислородных соединений металлов. При А. развивается высокая темп pa (до 3000 °С). Применяется для нагрева и расплавления кромок соединяемых… … Большой энциклопедический политехнический словарь

алюминотермия — (от алюминий и греч. thérmē жар, теплота), получение металлов и сплавов восстановлением оксидов металлов алюминием, которое сопровождается выделением значительного количества теплоты (см. Металлотермия). * * * АЛЮМИНОТЕРМИЯ АЛЮМИНОТЕРМИЯ (от… … Энциклопедический словарь

алюминотермия — aliuminotermija statusas T sritis chemija apibrėžtis Metalų gavimo būdas, jų oksidus redukuojant aliuminiu. atitikmenys: angl. aluminothermic process; thermite process rus. алюминотермия; алюмотермия … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Алюминотермия — (от Алюминий и греч. thérme теплота) а люминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием (см. Металлотермия). Шихта (из порошкообразных материалов) засыпается в плавильную шахту или тигель… … Большая советская энциклопедия

алюминотермия — алюминотермия, алюминотермии, алюминотермии, алюминотермий, алюминотермии, алюминотермиям, алюминотермию, алюминотермии, алюминотермией, алюминотермиею, алюминотермиями, алюминотермии, алюминотермиях (Источник: «Полная акцентуированная парадигма… … Формы слов

алюминотермия — алюминотерм ия, и … Русский орфографический словарь

Источник

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

Основные особенности алюминотермических процессов (АТП): выделение значительного количества тепла — возможность процесса без подвода электрической (тепловой) энергии извне, т.е. внепечного способа выплавки ферросплавов; достижения высоких (t_пл) температур металла и шлака; хорошее разделение металлических и шлаковых фаз.
Алюминотермический (внепечной) процесс можно вести в горне (шахте, ковше) с верхним или нижним запасом шихты. Для экономии Al алюминотермические процессы получения ферросплавов, как правило, ведут в ваннах электропечей с дуговым подогревом.
Недостатки алюминотермических процессов: высокая стоимость и дефицитность алюминия, необходимость присаживания извести для повышения активности атомов восстанавливаемого металла и образования высокотемпературных глиноземистых шлаков, приводящих к некоторой потере металла.

Смотреть что такое АЛЮМИНОТЕРМИЯ в других словарях:

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

(от Алюминий и греч. thérme — теплота) а люминотермический процесс, получение металлов и сплавов восстановлением окислов металлов алюминием (см. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюминотермия алюмотермия Словарь русских синонимов. алюминотермия сущ., кол-во синонимов: 1 • алюмотермия (1) Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин.2013. . Синонимы: алюмотермия. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюминотермия (алюминий + гр. therme теплота, жар) алюмотермия — способ получения металлов восстановлением их окислов алюминием, процесс сопровождаетс. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

Мелания Меламин Мел Мая Матине Матеро Материя Материн Мат Мартини Мартин Марти Мартен Март Маронит Мармит Марля Марлин Мария Марино Марин Маори Мао Манто Мантия Мант Манор Манометр Мания Маниот Мание Манер Ман Мамонт Мамон Мамин Маляр Малютин Мало Малин Мали Лян Лямин Люто Лютня Лютер Люнет Люмен Лот Лорнет Лорина Лори Лор Ломание Лом Литр Литорина Литорея Литер Литания Лита Лира Лион Линт Линия Лина Лимонит Лимон Лимит Лиман Лима Летом Лето Лерина Лера Леонтия Леонт Леон Леня Ленто Лента Лена Лен Лемма Лаяние Латин Латимерия Ларион Ларин Ламер Ламенто Итр Итл Италия Ирония Ирон Ирма Ирита Ирина Иран Ионит Ион Иомен Иолит Иол Иня Интим Интер Инталия Инта Иномир Иния Имя Имамит Имам Илот Илона Илитон Илим Иларион Иероним Иена Ермил Ера Енот Енол Аят Атония Атом Атм Артемон Артемия Артем Арт Арония Арон Арно Армия Армения Ария Аритмия Арион Арин Арен Аон Аня Антимир Анти Антея Ант Анри Мелинит Мелия Меломан Меломания Мелон Мелор Мелотрия Мемориал Мемория Мена Менора Мент Ментол Аномия Ментор Меню Аним Меняла Меота Мера Анетол Анемия Мерило Амт Амниот Мерно Мета Амия Амимия Амер Амелия Аля Алюмотермия Алюминотермия Алин Ален Аир Аил Метан Амил Амилен Амин Меря Амми Мерлан Аммонит Мерин Мерим Амон. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

1) Орфографическая запись слова: алюминотермия2) Ударение в слове: алюминотерм`ия3) Деление слова на слоги (перенос слова): алюминотермия4) Фонетическа. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

(от алюминий и греч. thermё — тепло, жар) — процессы, осн. на восстановлении порошкообразным алюминием кислородных соединений металлов. При А. развивае. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

• алюминотермия f english: aluminothermics, aluminothermy deutsch: Aluminothermie f français: aluminothermie f Синонимы: алюмотермия

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

корень — АЛЮМИН; соединительная гласная — О; корень — ТЕРМ; окончание — ИЯ; Основа слова: АЛЮМИНОТЕРМВычисленный способ образования слова: Сложение осн. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

Ударение в слове: алюминотерм`ияУдарение падает на букву: иБезударные гласные в слове: алюминотерм`ия

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюми́нотерми́я, -ми́и и алю́мотерми́я, -ми́и [тэ\]Синонимы: алюмотермия

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюми́нотерми́я, алюми́нотерми́и, алюми́нотерми́и, алюми́нотерми́й, алюми́нотерми́и, алюми́нотерми́ям, алюми́нотерми́ю, алюми́нотерми́и, алюми́нотерми́ей, алюми́нотерми́ею, алюми́нотерми́ями, алюми́нотерми́и, алюми́нотерми́ях (Источник: «Полная акцентуированная парадигма по А. А. Зализняку») . Синонимы: алюмотермия. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюминотермия [алюминий + гр. therme теплота, жар] — алюмотермия — способ получения металлов восстановлением их окислов алюминием, процесс сопровождается повышением температуры до 2 400 °с; а. используется также для сварки рельсов, труб и в зажигательных снарядах.

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

АЛЮМИНОТЕРМИЯ (от алюминий и греч . therme — жар, теплота), получение металлов и сплавов восстановлением оксидов металлов алюминием, которое сопровождается выделением значительного количества теплоты (см. Металлотермия).

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

АЛЮМИНОТЕРМИЯ (от алюминий и греч . therme — жар, теплота), получение металлов и сплавов восстановлением оксидов металлов алюминием, которое сопровождается выделением значительного количества теплоты (см. Металлотермия).

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюми`нотерми’я, алюми`нотерми’и, алюми`нотерми’и, алюми`нотерми’й, алюми`нотерми’и, алюми`нотерми’ям, алюми`нотерми’ю, алюми`нотерми’и, алюми`нотерми’ей, алюми`нотерми’ею, алюми`нотерми’ями, алюми`нотерми’и, алюми`нотерми’ях. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

АЛЮМИНОТЕРМИЯ (от алюминий и греч. therme — жар — теплота), получение металлов и сплавов восстановлением оксидов металлов алюминием, которое сопровождается выделением значительного количества теплоты (см. Металлотермия).
. смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

— (от алюминий и греч. therme — жар — теплота), получениеметаллов и сплавов восстановлением оксидов металлов алюминием, котороесопровождается выделением значительного количества теплоты (см.Металлотермия). смотреть

АЛЮМИНОТЕРМИЯ

алюминотерми́я ж.aluminothermy* * *aluminothermyСинонимы: алюмотермия

Источник