termitt

Termitt var opprinnelig et handelsnavn for blandinger av jernoksider (FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃) og finfordelt aluminium. Ved antenning reagerer de livlig under stor varmeutvikling, med temperaturer opp mot 3000 °C og dannelse av aluminiumoksid og metallisk jern i flytende form:

8Al(s) + 3Fe₃O₄(s) → 9Fe(l) + 4Al₂O₃(l)

Under reaksjonen forflyttes oksygenatomer mellom de to metallene jern og aluminium, noe som skjer fordi aluminium danner sterkere kjemiske bindinger med oksygen enn det jern er i stand til. Navnet termitt er avledet av det gammelgreske ordet thermós, som betyr varm.

En rekke blandinger av metalloksider og reaktive metaller vil gi samme type reaksjonsforløp som blandingen av jernoksider og aluminium, med forflytning av oksygen mellom metaller. Navnet termitt er derfor senere blitt utvidet til å omfatte alle pyrotekniske blandinger som tilhører samme type som denne, også de blandinger som ikke er basert på jernoksider og aluminium.

Fordi aluminium er det vanligste reaktive metall som benyttes i termittblandinger, kalles slike blandinger noen ganger for aluminotermiske reaksjonsblandinger, men dette begrenser seg til blandinger som er basert på bruk av aluminium.

I nyere tid er termitt som begrep blitt ytterligere utvidet. Det omfatter nå flere typer av pyrotekniske blandinger der et reaktivt metall eller halvmetall reagerer under stor varmeutvikling med metallforbindelser under overføring av atomer, typisk med lite gassutvikling. Til forskjell fra oksidbasert termitt trenger ikke disse blandingene å danne et metallprodukt.

Eksempler er blandinger av reaktive metaller/halvmetaller med metallforbindelser som metallfluorider og metallsulfater, der henholdsvis fluoratomer og oksygenatomer fra sulfatgruppen forflyttes fra metallforbindelsen til det reaktive metallet/halvmetallet.

Noen ganger omtales også reaksjonen mellom svovel og reaktive metaller som aluminium eller sink, under dannelse av metallsulfider, som en termittreaksjon, men dette er upresis begrepsbruk.

En type pyrotekniske blandinger som er nært beslektet med termitt er de som er sammensatt av reaktive metaller som aluminium eller magnesium og fluorpolymerer som polytetrafluoretylen (varemerke Teflon™) eller kopolymerer av vinylidenfluorid og heksafluorpropylen (varemerke Viton™). Disse er mye brukt i narrebluss for å beskytte fly og helikoptre mot varmesøkende missiler.

Slike blandinger av metaller og fluorpolymerer reagerer under dannelse av metallfluorider og elementært karbon, og de refereres ofte til som såkalte pyrolanter. Begrepet pyrolant omfatter pyrotekniske blandinger som danner varme flammer og hovedsakelig ikke-gassformige reaksjonsprodukter. Rent formelt er termitt en undergruppe av pyrolantene.

Den kjemiske reaksjonen som finner sted når en vanlig metalloksidbasert termittblanding antennes kalles gjerne for en termittreaksjon. I slike reaksjoner overføres oksygenatomer fra et metalloksid til et metall eller halvmetall (metalloid) som har en utpreget høy reaktivitet mot oksygen.

Fordi en termittreaksjon består i en overføring av oksygenatomer, vil også reaksjonsproduktet bestå av et metalloksid (eventuelt et halvmetalloksid) og et metall. I termittreaksjonen vil metalloksidet fungere som oksidasjonsmiddelet og det reaktive metallet eller halvmetallet fungere som brenselstoffet.

Varmeutviklingen i termittreaksjoner skyldes forskjellen i dannelsesvarme mellom de to oksidene. Reaktive metaller danner meget stabile metalloksider, noe som gjør at metalloksidet som dannes under reaksjonen vil være mer stabilt enn det metalloksidet som inngikk i termittblandingen.

Reaksjonsproduktet fra en termittreaksjon består av to distinkte faser – en metallfase og en oksidfase. Siden tettheten til metaller som regel er høyere enn de for metalloksider, vil de to fasene vanligvis separere under termittreaksjonen, med metallfasen endende opp nederst.

Egnede metaller for bruk i termittblandinger er reaktive metaller som aluminium, magnesium og sink. Halvmetaller med stor affinitet for oksygen, spesielt bor og silisium, anvendes også. Enkelte ganger brukes forbindelser mellom metaller og halvmetaller, slik som kalsiumsilisider (CaSi, CaSi₂).

Typiske metalloksider benyttet i termittblandinger er jernoksider, kromoksider, manganoksider, kobberoksider og tinnoksider. Med aluminium vil dette gi aluminiumoksid og henholdsvis jern, krom, mangan, kobber eller tinn som metallproduktet i reaksjonen.

Det er også mulig å bruke mer sjeldne oksider som koboltoksider, vanadium(V)oksid, molybden(VI)oksid, wolfram(VI)oksid og sølvoksider i termittblandinger. Ved å blande ulike metalloksider i samme blanding kan man fremstille legeringer ved hjelp av termittreaksjoner.

Hvis komponentene som inngår i en termittblanding består av nanopartikler, kaller man gjerne blandingen for en nanotermitt. Disse reagerer som regel langt raskere enn vanlige termittblandinger, og de kan være svært lettantennelige og eksplosive. Egenskapene til termittblandinger er generelt sterkt avhengig av partikkelstørrelsen til komponentene som inngår.

Benyttes metalloksider som vismut(III)oksid eller blyoksider i termitt, kan blandingene oppføre seg eksplosivt. Det vil da nemlig kunne dannes metallisk vismut eller bly i dampform, fordi reaksjonstemperaturen ligger over kokepunktet til henholdsvis vismut (1564 °C) og bly (1751 °C) ved atmosfæretrykk.

Termittreaksjoner krever generelt meget høy varme for å komme i gang. De antennes for eksempel ikke nødvendigvis av åpen flamme. Dette gjør også at termittblandinger ikke trenger å falle inn under samme type klassifiseringer som er gjeldende for andre pyrotekniske varer.

Termitt tennes ved hjelp av tennsatser utviklet spesielt for formålet. I demonstrasjonsforsøk brukes ofte et stjerneskudd, kjent fra fyrverkeri, eller en tennsats bestående av aluminiumpulver eller magnesiumpulver i blanding med bariumperoksid, gjerne med et bånd av magnesium som lunte.