神奇的铝热剂
战场上的火魔
自古以来，火就与战争紧密相伴。人类在战争中用火的历史，几乎与人类社会的发展史一样悠久。除了使用普通的火，人们还将各种纵火武器应用到战场上。
公元678年，希腊人发明了一种被称为希腊火的燃烧剂，它由石油、硫磺、生石灰以及其他一些物质构成。这种燃烧剂是油性的，即使喷洒到水面上依然可以继续燃烧。我国则在南北朝时期就把石油用于火攻。到了北宋初年，还出现了一种结构精巧的喷火式武器——猛火油柜。
纵火武器的大规模使用，是从第一次世界大战开始的，当时的纵火武器主要是喷火器。第二次世界大战期间，盟军向德国和日本的一些工业城市空投了大量的燃烧弹，对这些城市的军工生产和战时经济造成了极大的破坏。
被禁用的白磷弹
有一种燃烧弹叫白磷弹，它能够在空间狭小或氧气不足的地方充分燃烧，温度可以达到1000摄氏度以上，足以将有效范围内的所有生物消灭。
在战场上使用时，白磷弹由飞机在500至1000米的高空投掷。白磷弹爆炸后散射出近百个橘黄色火球，并产生大量白雾。爆炸释放的化学物质一旦接触人的皮肤，就会持续、剧烈地燃烧，严重灼伤人体。
由于白磷炸弹可以产生致命的高温灼伤，给伤者带来强烈的肉体和精神痛苦，所以它一直被国际社会列为限制使用的武器。1980年通过的《联合国常规武器公约》将它列为违禁武器，不允许对平民或在平民区使用。
产生高温的铝热剂
白磷弹中不仅有易燃的白磷，还有一种叫作三乙基铝热剂的燃烧材料，它能够大大提高白磷弹的燃烧温度，因此白磷弹也被称为铝热剂燃烧弹。
什么是铝热剂呢?铝热剂是把铝粉和一些不活泼的金属氧化物(如三氧化二铁)粉末，按一定比例(铝：三氧化二铁=1：3)配制成的混合物。使用时加入氧化剂并点燃，铝粉与金属氧化物粉末会发生非常剧烈的化学反应，释放出大量的热，温度可达2500摄氏度。
1892年，德国化学家汉斯·歌德史密斯发明了铝热法，并于两年后申请专利。因此这种方法也被称为“歌德史密斯法”或“歌德史密斯过程”。研究这种方法最初的目的，是利用铝热反应产生的高温来制取高纯度的金属，后来歌德史密斯发现铝热法可以用来焊接金属。1899年，在德国的埃森市，铝热法首次被用于焊接铁轨。
下面我们通过一个化学实验，来见识一下铝热剂的威力。
【化学试剂】
铝粉、三氧化二铁粉末、氯酸钾、镁条。(图1)
【实验器材】
两根铁丝、火柴、药匙、沙子、铁架台(含铁圈)、蒸发皿、试管、天平(含砝码)、坩埚钳、砂纸。(图1)
【实验步骤】
1．称取铝粉5克、三氧化二铁15克，将它们均匀地混合在一起。(图2)
2．在试管中装入三分之二的沙子，将两根铁丝插入到试管中的沙子内，露出沙子2至3厘米。在蒸发皿里装满沙子，再把蒸发皿放到铁架台的铁圈上，然后将试管插入蒸发皿里的沙子中。注意：铁架台要放在地面或木板上，不要直接放在桌面上。(图3)
3．将混合好的铝热剂装入试管剩余的空间内，稍微压实。(图4)
4．留出少许的铝热剂，将它与2克完全粉碎的氯酸钾充分混合，将混合物撒在铝热剂上面。在铝热剂中插入一根镁条。(图5)
5．点燃镁条后，撤离到2米外观察试管中的燃烧情况。(图6)
6．镁条燃烧，发出耀眼的强光，随后镁条燃烧产生的热，点燃了铝热剂，顿时火星四溅，铝热剂发生剧烈反应，产生强光和高温。(图7)
7．反应完毕后，可以看到铁架台下面的木板被烧出许多小孔，试管内持续红热，这是在反应中生成的铁被铝热反应产生的高温熔化的结果。(图8)
8．试管冷却后，用坩埚钳将它取出，把它砸碎，可以看到，放在里面的两根铁丝已经被反应中生成的铁焊在一起了(图9)。
【实验原理】
在这个实验中，镁条是引燃剂，氯酸钾是助燃剂。铝比铁活泼，在铝热反应中，铝会夺取三氧化二铁中的氧变成氧化铝，而三氧化二铁则失去氧变成纯铁。
【注意事项】
1．承接物应为沙子，如果在水或者冰块上进行铝热反应会发生爆炸。原因是铝热反应产生的高温熔融物，会将水直接分解成氢气和氧气，氢气又会被熔融物点燃，从而发生爆炸。
2．有时铝热反应生成的液态金属会喷溅出来，这是因为反应物粉末间有空隙，其中的空气在高温下剧烈膨胀，吹出了反应中生成的液态金属。另外，氯酸钾受热分解产生氧气，这些氧气在膨胀的同时，又提高了反应中生成的液态金属的温度。所以，进行实验时，严禁在铝热剂中混合大量氧化剂，也不能加入会产生大量气体的其他化学试剂。点燃镁条后要在远处观察，不要离得太近。
本实验具有一定的危险性，必须在老师的指导下进行。
山东邹城市实验中学 曹广雪
