Cryolite

Meera Senthilingam

Denne uge handler om fiktive skurke og fly i krigstiden. Lars Öhrström forklarer forbindelsen mellem de to:

Lars Öhrström

Populære fiktionsskurke tilhører ofte uhyggelige organisationer med obskure navne, og et af de mere gådefulde eksempler er Cryolite Corporation of Denmark, som optræder i Peter Høegs bestseller fra 1992 Frøken Smillas fornemmelse for sne.

Ud over Høegs hovedperson Smilla Jaspersen har ikke-fiktive helte imidlertid også forbindelser til det meget virkelige og vigtige kemikalie med navnet cryolit, med formlen Na3AlF6. F.eks. Vernon Jones, der lander sin flage ramte, benzinlækende Flying Fortress på en mose i det sydvestlige Sverige i 1943, og Henry Larsen, der er kommandør på St. Roch under en rejse gennem Nordvestpassagen i 1940, hvis virkelige formål først blev afsløret 50 år senere.

Kryolit, også kendt som natriumhexafluoraluminat, er en farveløs forbindelse, der danner terningformede krystaller bestående af aluminium 3+-kationer, der binder seks fluorid F- anioner og danner oktaedriske som AlF63-, med mindre natrium+-ioner til at udligne ladningen.

Måske har du gættet korrekt, at cryolits betydning er relateret til aluminium, og at forbindelsen fra Anden Verdenskrig har noget at gøre med flyvemaskineproduktion. Men hvis du tror, at kryolit er en vigtig kilde til aluminium, så tænk dig om igen. Aluminiumindholdet i kryolit er kun 13 % sammenlignet med ca. 50 % i bauxit, som er den vigtigste kilde til aluminium, siden den industrielle produktion begyndte sidst i det 19. århundrede. Ud over det lave aluminiumindhold er kryolit ekstremt sjældent, muligvis det eneste mineral på Jorden, der nogensinde er blevet udvundet til udryddelse

Bauxit er derimod relativt almindeligt, men det viste sig at være vanskeligt at lokke metallet ud af mineralet i industriel målestok. Der skal tilføjes tre elektroner til Al3+-ionerne for at gøre dem neutrale og metalliske, og selv om man tidligt erkendte, at man kunne gøre det ved at lade en elektrisk strøm løbe gennem en opløsning af ionerne – det, vi kalder elektrolyse – tog det omkring 50 års eksperimenter, før man nåede frem til dette.

Problemet er, at man ikke kan elektrolyse aluminium i vand, da elektronerne ville kombinere sig med H+-ioner og producere brintgas. Hvis man omgår problemet ved at smelte aluminiumoxid direkte, viser det sig, at det meget høje smeltepunkt, 2072 °C, er uoverkommeligt dyrt. Det er her, kryolit kommer ind i billedet. I 1886 opdagede både Charles Hall i Ohio, USA, og Paul Héroult i Normandiet, Frankrig, at smeltet kryolit med den moderate smeltetemperatur på kun 1012ºC let opløser aluminiumoxid. Dermed var Hall-Héroult-processen født, som stadig anvendes i dag.

Navnet cryolit stammer fra de græske ord for kulde, “cryo”, og sten, “lithos”, og det bringer os til polarhelten Henry Larsens rolle i denne historie. Aluminium begyndte at blive et vigtigt materiale til flykonstruktion i 1930’erne, og Tysklands besættelse af Danmark i 1940 gjorde briterne og deres allierede nervøse, da kryolit kun fandtes ét sted på jorden – i Ivittuu-minen i det sydlige Grønland. Under dække af en rejse i forbindelse med Nordvestpassagen sejlede det eneste canadiske regeringsfartøj, der var i stand til at navigere i de iskolde grønlandske farvande, St. Roch under kommando af Henry Larsen fra Royal Canadian Mounted Police, ud fra Vancouver for at undersøge situationen, da man frygtede en tysk invasion.

Med USA’s indtræden i krigen blev kryolitspørgsmålet løst ved, at Grønland midlertidigt blev et amerikansk protektorat, og produktionen i Ivittuu-minen steg betydeligt. Om der nogensinde var en egentlig tysk plan om at erobre kryolitminen, som antydet i Peter H?egs roman, ved jeg ikke, men det eneste registrerede nazistiske forsøg på Grønland var et forsøg på at etablere en vejrstation med en ydmyg invasionsstyrke på 17 mand, som snart blev opdaget af den danske Hundeslædepatrulje.

I stedet etablerede tyskerne en fabrik til produktion af syntetisk kryolit ved siden af aluminiumsfabrikken i Her?ya i Sydnorge. Denne proces var ret ny på det tidspunkt, men Nordische Aluminium nåede aldrig at blive produceret i fuld skala, da det var målet for en vellykket bombemission. Ikke kun fabrikkerne blev ødelagt: af de 180 B17-fly, der blev sendt af sted om morgenen den 24. juli 1943, gik kun ét tabt. Men ved dygtig navigation og styring af det beskadigede fly Georgia Rebel landede 1. pilot Jones og hans besætning sikkert på neutral jord. Dette var den første af over 200 nødlandinger af denne art fra det amerikanske luftvåben i Sverige under Anden Verdenskrig.

Ivittuu-minen blev udtømt i 1987, og i dag anvendes kun syntetisk kryolit i produktionen af aluminium. Denne kunstige kryolit fremstilles oftest af calciumfluorid, også kendt som mineralet flusspat, natriumcarbonat og aluminiumhydroxid i en proces i flere trin.

Man kan spørge sig selv, om kemikere, hvis denne mine og dette sjældne mineral ikke var blevet opdaget, ville have været kloge nok til at fremstille det alligevel og udtænke Hall-Héroult-processen, eller om der stadig ville være aluminiumsplader og -bestik til franske statsmiddage, ligesom i Napols tid.på III, hvor aluminium var mere værd end sin vægt i guld.

Meera Senthilingam

Hvad enten det er naturligt eller syntetisk, har denne kolde sten af en forbindelse i hvert fald vist sig nyttig under hele krigen og frem til i dag. Det var Lars Öhrström fra Chalmers tekniska h?gskola i Sverige. Nu, i næste uge, en forbindelse, der kan betragtes som et tveægget sværd.

Brian Clegg

Sprængstoffer er de slemme drengeanvendelser af salpetersyre, men en af disse forbindelser, nitrocellulose, havde langt mere konstruktive anvendelser: Den blev brugt til at fremstille det filmmateriale, der blev brugt til at optage film indtil omkring 1950. Sådanne gamle film skal håndteres med stor forsigtighed, da den blødgjorte forbindelse let kan gå op i flammer.

Meera Senthilingam

Og du kan finde ud af, hvilken kemi der forårsager disse flammer, ved at følge Brian Clegg i næste uges kemi i sit element. Indtil da, tak fordi du lytter med. Jeg hedder Meera Senthilingam.