Reacción aluminotérmica

Las reacciones aluminotérmicas son reacciones químicas exotérmicas que utilizan aluminio como agente reductor a alta temperatura. Este proceso es útil industrialmente para la producción de aleaciones de hierro . ^{[ 1 ]} El ejemplo más destacado es la reacción termita entre óxidos de hierro y aluminio para producir hierro .

Fe ₂ O ₃ + 2 Al → 2 Fe + Al ₂ O ₃

Sin embargo, esta reacción específica no es relevante para la aplicación más importante de las reacciones aluminotérmicas: la producción de ferroaleaciones. Para la producción de hierro, se utiliza un agente reductor más económico, el coque , mediante la reacción carbotérmica .

La aluminotermia tuvo su origen en los experimentos del científico ruso Nikolay Beketov en la Universidad de Kharkiv , en Ucrania, quien demostró que el aluminio restauraba los metales a partir de sus óxidos a altas temperaturas.

La reacción se utilizó inicialmente para la reducción de óxidos metálicos sin carbono. Es una reacción altamente exotérmica , pero requiere una elevada energía de activación, ya que primero deben romperse los fuertes enlaces interatómicos presentes en los sólidos. El óxido se calentó con aluminio en un crisol dentro de un horno. La reacción descontrolada permitió obtener solo pequeñas cantidades de material.

Entre 1893 y 1898, Hans Goldschmidt perfeccionó el proceso aluminotérmico al encender la mezcla de óxido metálico fino y polvo de aluminio mediante una reacción iniciadora, sin calentar la mezcla externamente. El proceso fue patentado en 1898 y se utilizó ampliamente en años posteriores para la soldadura de vías férreas .

La reacción aluminotérmica se utiliza para la producción de varias ferroaleaciones , por ejemplo, ferroniobio a partir de pentóxido de niobio y ferrovanadio a partir de hierro, óxido de vanadio(V) y aluminio. ^{[ 1 ] [ 2 ]} El proceso comienza con la reducción del óxido por el aluminio:

3 V ₂ O ₅ + 10 Al → 5 Al ₂ O ₃ + 6 V

Otros metales pueden producirse a partir de sus óxidos de la misma manera. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

Las reacciones aluminotérmicas se han utilizado para soldar vías férreas in situ, lo que resulta útil para instalaciones complejas o reparaciones locales que no pueden realizarse con vías soldadas de forma continua. Otro uso común es la soldadura de cables de cobre para aplicaciones de enterramiento directo (puesta a tierra). Sigue siendo el único tipo de conexión eléctrica reconocido por el IEEE (IEEE, Std 80–2001) como cable continuo sin empalmes.

• Termita
• Reacción calciotérmica
• Reacción silicotérmica