Porque a reação das térmitas:
2 \mathrm{Al}+\mathrm{M}_{2} \mathrm{O}_{3} \rightarrow 2 \mathrm{M}+\mathrm{Al}_{2} \mathrm{O}_{3} \quad(\mathrm{M}=\mathbf{F e}, \mathbf{C r}, \text { etc. })
É exotérmica de forma violenta?

Passo 1

O enunciado pergunta por que a reação da termita
2\,\mathrm{Al} + \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} \;\longrightarrow\; 2\,\mathrm{Fe} + \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}
é extremamente exotérmica e violenta. Vamos usar conceitos de termodinâmica química (entalpia de formação) e eletroquímica (potenciais de oxirredução) para entender de onde vem tanto calor e temperatura tão alta.

Passo 2

Para ver por que a reação libera muito calor, aplicamos a Lei de Hess usando entalpias-padrão de formação. Os valores típicos são
\Delta H_f^\circ\bigl(\mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}\bigr) = -1675\\ \mathrm{kJ/mol},\qquad \Delta H_f^\circ\bigl(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}\bigr) = -824\\ \mathrm{kJ/mol}.
Como alumínio metálico e ferro metálico têm \Delta H_f^\circ=0, a entalpia da reação é
\Delta H_\text{reação} = \bigl[\Delta H_f^\circ(\mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3})\bigr] - \bigl[\Delta H_f^\circ(\mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3})\bigr] = (-1675) - (-824) = -851\\ \mathrm{kJ}.çã
Ou seja, a cada mol de \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} consumido, cerca de 851\\ \mathrm{kJ} são liberados em fração de segundo.

Passo 3

O motivo físico por trás desse grande valor de \Delta H é a formação de ligações Al–O muito fortes em \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}. Essas ligações são bem mais estáveis (mais energia liberada) do que as ligações Fe–O em \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3}. A diferença de estabilidade resulta numa entalpia de reação fortemente negativa.

Passo 4

Do ponto de vista eletroquímico, o alumínio é um agente redutor mais potente que o ferro. Comparando potenciais padrão:
\mathrm{Al}^{3+}/\mathrm{Al}:\;E^\circ = -1{,}66\\ \mathrm{V},\qquad \mathrm{Fe}^{3+}/\mathrm{Fe}:\;E^\circ\approx +0{,}44\\ \mathrm{V}.
A diferença de potencial \Delta E^\circ\approx 2{,}10\\ \mathrm{V} corresponde a uma energia livre de Gibbs muito negativa, o que se traduz em liberação espontânea e violenta de calor quando a reação é iniciada.

Passo 5

Essa grande liberação de energia ocorre em altíssima taxa, elevando rapidamente a temperatura do meio a mais de 2500\,^\circ\mathrm{C}. O ferro formado fica fundido e há ejeção de partículas incandescentes, o que dá a aparência de explosão ou “violância” ao processo. Uma vez iniciada (com faísca ou ignitor), a reação é auto-sustentada e muito rápida.

Resposta

A reação é violenta porque formações de ligações em \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3} liberam cerca de 851\\ \mathrm{kJ} por mol de óxido reduzido, devido à grande diferença de entalpia de formação entre \mathrm{Fe}_{2}\mathrm{O}_{3} e \mathrm{Al}_{2}\mathrm{O}_{3}, e ocorre sob alta diferença de potencial redox. Todo esse calor é liberado muito rapidamente, produzindo temperaturas acima de 2500\,^\circ\mathrm{C} e jatos de metal fundido.

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