鋁熱法

鋁與氧化鐵混合組成的鋁熱劑。

鋁與氧化鐵之間發生的鋁熱反應。

鋁熱法（英語：thermite），是通過鋁熱反應用鋁粉還原金屬氧化物獲得金屬單質的方法。反應劇烈放熱，溫度可達2500~3500℃，放出耀眼的光芒。生成物為氧化鋁和該高熔點金屬的單質。鋁熱劑（thermite）指鋁和金屬氧化物的混合物，一般指鋁和氧化鐵的混合物（比例約為1:2.95）。

化學原理

將鋁粉和一定量的高熔點金屬氧化物（如氧化鐵等）混合後，用鎂條引燃，反應劇烈放熱，並發出耀眼的光芒。生成物為氧化鋁和該高熔點金屬的單質。以鋁與氧化鐵反應為例，化學方程式為：

${\rm {2Al+Fe_{2}O_{3}{\xrightarrow {\Delta }}Al_{2}O_{3}+2Fe}}$

其他氧化物和鋁在高溫下也能發生此類反應：

${\rm {4Al+3MnO_{2}{\xrightarrow {\Delta }}2Al_{2}O_{3}+3Mn}}$

${\rm {2Al+3PbO{\xrightarrow {\Delta }}Al_{2}O_{3}+3Pb}}$

歷史

德國化學家漢斯·歌德史密斯(Hans Goldschmidt)於1893年發明鋁熱法並於兩年後申請專利。因此該反應也被稱為「歌德史密斯法」或「歌德史密斯過程」。研究最初的目的是在不用碳熔煉的條件下製備高純度金屬，但歌德史密斯敏銳地發現鋁熱法可以用於焊接。1899年在德國埃森，鋁熱法首次商業應用於焊接鐵軌。

引燃

鋁熱反應需要高溫來引發，可在混合物粉末上插一根鎂條做引信（可混入適量氯酸鉀幫助鎂條燃燒，高錳酸鉀、硝酸鉀等氧化劑也可助燃；過氧化鋇也可，但煙有毒）。高錳酸鉀和甘油的混合物緩慢放熱，也可以做引發劑。丙烷槍也可以提供引發反應所需的高溫。反應開始後會劇烈放熱，火花四濺，溫度極高，所以點火時要注意安全。

用途

鋁熱反應過程中放出的熱可以使高熔點金屬熔化並流出，故鋁熱法廣泛運用於焊接搶險工程，例如將鐵軌連接成一段長軌即使用此法。另外，鋁熱法也是冶煉釩、鉻、錳等高熔點金屬的重要手段。

除此之外，其他的單質與氧化物混合之後點燃，也會發生強烈的氧化還原反應，效果類似於鋁熱反應。其中的單質可以是鋁、鎂、鈣、鈦、矽、硼——並不僅限於金屬，而氧化物可以是三氧化二硼、二氧化矽、三氧化二鉻、二氧化錳、三氧化二鐵、四氧化三鐵、氧化銅和四氧化三鉛等。有時這些反應也根據反應中的還原劑而稱為「鎂熱法」、「矽熱法」、「鈣熱法」、「碳熱法」等等。

因為反應溫度極高，用於製作燃燒彈，可熔穿裝甲。

娛樂文化

在美國電影《絕地任務》中，一位不滿美國政府做法的陸戰隊將軍，帶領一群美國海軍陸戰隊武裝偵察部隊奪取15枚VX毒氣飛彈，佔領惡魔島架設飛彈陣地，揚言展開恐怖攻擊，最後美國政府利用F/A-18C/D大黃蜂式戰鬥攻擊機對島上使用鋁熱劑炸彈進行全面攻擊。

在影集絕命律師 (第一季)中，懷特為了獲得製毒原料，利用鋁熱劑熔毀倉庫門鎖。