térmita
Experimento cadastrado por Alfredo Mateus em 28/01/2011
Classificação
•••••
(baseado em 5 avaliações)
Total de exibições: 1324 (até 06/07/2011)
Palavras-chave: química, termoquímica, exotérmica, minério,
ferro, alumínio, redox
Onde encontrar o material?
em laboratórios e lojas especializadas
Quanto custa o material?
entre 10 e 25 reais
Tempo de apresentação
até 30 minutos
Dificuldade
avançado
Segurança
requer cuidados especiais
Introdução
Algumas reações são exotérmicas, ou seja, liberam energia na forma de calor. Uma reação exotérmica
especialmente espetacular é a reação térmita. Veja como ela funciona neste experimento.
Ignição!
Materiais necessários
minério de ferro
alumínio em pó
vaso de cerâmica com furo
suporte universal
anel
fita de magnésio ou pólvora
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térmita
Passo 1
Mãos à obra
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térmita
Esta reação deve ser realizada com muito cuidado. Use quantidades pequenas dos materiais e limpe a área ao
redor do experimento, removendo qualquer material inflamável. Tenha um extintor de incêndio à mão.
Mantenha-se afastado da reação enquanto ela ocorre.
Nunca coloque água para extinguir a reação. O ferro fundido catalisa a decomposição da água liberando
hidrogênio, e já ocorreram explosões e acidentes graves por causa disso. Você pode colocar areia em um balde
para receber o ferro fundido.
Embora eu prefira em geral mostrar experimentos ao vivo, neste caso pode ser uma boa idéia mostrar apenas o
vídeo da reação aos seus alunos.
Tampe o furo do vaso de cerâmica com um pedaço de papel. Nós fizemos a reação com dois tipos de misturas.
Minério de ferro e pó de alumínio
Triture as pedras de minério com um martelo ou em um almofariz. Tente obter um pó bem fino. A relação em
massa dos dois sólidos é cerca de 3 óxido de ferro para 1 alumínio em pó. Pese cerca de 30 g de minério de ferro
e 10 g de pó de alumínio. Misture bem os dois sólidos e transfira para o vaso de cerâmica. Nós usamos como
iniciador da reação uma fita de magnésio. Você pode usar um pouco de pólvora, por exemplo retirada de fogos de
artifício.
Mistura pronta – pó exotérmico
A mistura que conseguimos é usada para soldar fios de cobre por companhias que fornecem eletricidade. Ela
contém óxido de cobre e alumínio em pó. Usamos um palito de fósforo especial, que contém magnésio metálico,
para iniciar a reação. A reação neste caso é muito mais rápida, acabando alguns segundos.
Clique para assistir ao vídeo
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http://www.youtube.com/watch?v=KDHru1KNdG8
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Passo 2
O que acontece
Uma reação será muito exotérmica caso a energia liberada ao se formarem novas ligações supere a energia gasta
para quebrar as ligações nos reagentes. Na reação entre o pó de alumínio e o óxido de ferro, é formado o óxido
de alumínio e ferro metálico.
Fe2O3(s) + 2 Al(s) --> 2 Fe (l) + Al2O3(s)
Como podemos calcular a energia liberada na reação? Para isto, basta consultar uma tabela que apresente as
entalpias padrão de formação das substâncias que participam da reação.
Estes valores são apresentados na figura abaixo. Note que os valores das entalpias e formação do ferro e do
alumínio são iguais a zero. Elementos químicos, nas suas formas mais estáveis têm, por definição, uma entalpia
de formação padrão igual a zero.
O cálculo da entalpia da reação, fica assim:
Delta H reação = deltaH formação produtos – deltaH formação reagentes
Delta H reação = (-1673 + 2 x 0) – (-824 + 2 x 0) = -849 kJ/mol
A reação libera 847,6 KJ por mol. Podemos ver que o grande responsável pela energia liberada é o óxido de
alumínio, que é muito estável. O alumínio consegue “arrancar” o oxigênio do óxido de ferro para formar o óxido
de alumínio. A reação ocorre mesmo na ausência de oxigênio do ar. A temperatura de fusão do ferro metálico é de
1530 oC.
A reação é espontânea, porém necessita de uma grande energia de ativação. No nosso caso, esta energia foi
providenciada pela queima da fita de magnésio e da pólvora. Quando a reação tem início, ela se sustenta pelo
próprio calor liberado.
Este tipo de reação ocorre com diversos outros óxidos metálicos. Quanto maior a diferença de estabilidade entre
os óxidos do metal e do alumínio, maior a energia liberada. É possível realizar a reação do pó de alumino com
óxidos de cobre, manganês, níquel, cobalto e até mesmo com óxido de silício – areia comum – sempre obtendo
como produto o metal puro e óxido de alumínio.
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O diagrama mostra as entalpias de formação de reagentes e
produtos.
Resultado da térmita com óxido de cobre: cobre metálico espalhado
no chão.
Passo 3
Veja também
Estas páginas contém informações e vídeos interessantes:
The thermite reaction - em inglês, com vídeo
Amazing Rust - em inglês, com vídeo - este site tem imagens de térmitas com outros óxidos metálicos, poduzindo
diversos metais, como titânio, cobalto, cromo, etc.
Se você tiver acesso a uma boa biblioteca de Química, procure o livro de demonstrações químicas de Bassam
Shakhashiri, o primeiro volume tem um capítulo dedicado à termoquímica (são 4 volumes no total):
Chemical Demonstrations: a handbook for teachers of Chemistry
Bassam Z. Shakhashiri, The University of Wisconsin Press, volume 1, 1983 - a térmita está na página 85.
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