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Accensione e propagazione della termite

1900
Apparecchiatura di accensione a termite con nastro di magnesio in un laboratorio per studi di cinetica chimica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La termite possiede un'energia di attivazione molto elevata, che la rende stabile a temperatura ambiente e difficile da accendere. L'accensione richiede il raggiungimento di temperature di circa 1.300 °C (2.400 °F). Questo si ottiene in genere non con una fiamma diretta, ma con un iniziatore intermedio ad alta temperatura, come un nastro di magnesio in combustione o una miccia pirotecnica appositamente progettata, che fornisce l'energia localizzata necessaria per avviare la reazione.

L'elevata temperatura di innesco della termite è una conseguenza diretta del suo meccanismo di reazione, che è una reazione allo stato solido. A differenza delle reazioni in fase gassosa o liquida, in cui i reagenti sono mobili e si mescolano liberamente, nella termite le particelle di alluminio e ossido metallico sono inizialmente in forma solida. Affinché la reazione abbia inizio, gli atomi devono acquisire energia cinetica sufficiente a superare la barriera energetica per la diffusione e il riarrangiamento dei legami alle interfacce delle particelle. Ciò richiede un significativo apporto di energia termica, che ne definisce l'elevata energia di attivazione.

Un semplice fiammifero o una torcia a propano non forniscono una temperatura o una densità di energia sufficientemente elevate per innescare la reazione autosostenuta. Il metodo standard prevede l'utilizzo di un materiale che brucia a temperature molto elevate. Il nastro di magnesio è un classico iniziatore, poiché la sua combustione in aria ([latex]2Mg + O_2 rightarrow 2MgO[/latex]) raggiunge temperature di circa 2.200 °C, ben al di sopra del punto di accensione della termite. Altri iniziatori includono le stelline (che contengono polveri metalliche e ossidanti) o miscele come permanganato di potassio e glicerina, che reagiscono in modo ipergolico. Una volta che una piccola porzione della miscela di termite viene incendiata, l'immenso calore che rilascia viene trasferito al materiale adiacente, causando la propagazione della reazione con un fronte ondulatorio attraverso l'intera miscela. La velocità di questa propagazione dipende da fattori quali la stechiometria, la dimensione delle particelle e la densità di impaccamento. Le polveri più fini, con una maggiore superficie specifica, reagiscono più rapidamente, mentre un impaccamento più denso migliora la conduttività termica, favorendo la propagazione. Questa elevata energia di attivazione è una caratteristica di sicurezza fondamentale, che previene l'accensione accidentale consentendo al contempo un utilizzo mirato e controllato.

UNESCO Nomenclature: 2207
- Chimica fisica

Tipo

Proprietà fisica

Interruzione

Incrementale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • l'equazione di Arrhenius, che mette in relazione la velocità di reazione con la temperatura e l'energia di attivazione
  • Scoperta e caratterizzazione delle proprietà di combustione ad alta temperatura del magnesio.
  • il concetto di energia di attivazione nelle reazioni chimiche, proposto da Svante Arrhenius
  • studi sul trasferimento di calore e sulla conduttività termica nei materiali solidi

Applicazioni

  • progettazione di procedure di manipolazione e stoccaggio sicure per le miscele di termite
  • sviluppo di micce affidabili per dispositivi incendiari militari
  • avvio controllato e prevedibile dei processi di saldatura esotermica
  • creazione di effetti pirotecnici ad alto ritardo e alta energia
  • utilizzo in laboratorio per la sintesi di materiali ad alta temperatura

Brevetti:

    Idee e potenziali innovazioni

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    Argomenti correlati: energia di attivazione, temperatura di accensione, nastro di magnesio, miccia, cinetica chimica, reazione autosostenuta, esotermica, combustione, pirotecnica, iniziatore.

    Contesto storico

    Accensione e propagazione della termite

    1895
    1896
    1900
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    1899
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    (se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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