铝热反应

铝单质在高温下与氧化物进行氧化还原反应
铝热反应(thermite reaction)是铝单质在高温的条件下与金属或非金属氧化物进行的一种氧化还原反应[1][3]铝热反应的特点是释放大量的热量,通常足以使生成物加热到熔点以上;铝热反应一般可在局部发生,并可自我维持,这一特点使得反应极其节能。[4]能够发生铝热反应并放出大量热的含能材料被称作铝热剂。最初的铝热剂被定义为Al和Fe₂O₃组成的复合材料,后来逐渐被拓宽至活泼金属与金属氧化物(或非金属氧化物、含氧金属盐)组成的复合材料。[5]
铝热反应被广泛应用于铝热焊接[6]冶金工业等领域,例如采用铝热法冶炼高钒铝合金、高钛铁合金、钒铁合金;[7]还可用于固体燃烧研究和焰火用途的实验模型;铝热反应也应用在耐火陶瓷和复合材料的合成,以及金属管道陶瓷衬里的制备。[4]

发现历史

最早使用铝热反应的人是俄国化学家尼古拉·别克托夫,他发现了铝可以用来取代金属氧化物中的氧。[8]人们通常认为是德国冶金学家汉斯·戈尔德施密特(Hans Goldschmidt)于1895年发明了铝热剂并申请了专利,将其命名为thermite,意为燃烧过程中能放出大量的热。[9]然而,尽管现在铝热反应甚至被称为“戈尔德施密特反应”,但是戈尔德施密特本人并未提出铝热反应的说法。直到后来才被定义为“铝热反应”。[2][9]

反应原理和方程式