Cryolite

Meera Senthilingam

Esta semana, vilões fictícios e aviões de guerra. Explicando o composto que liga os dois é Lars Öhrström:

Lars Öhrström

Vilões de ficção popular frequentemente pertencem a organizações sinistras com nomes obscuros, e um dos exemplos mais enigmáticos é a Cryolite Corporation of Denmark, aparecendo no romance mais vendido de 1992 de Peter Høeg, Miss Smilla’s Feeling for Snow.

No entanto, além da protagonista de Høeg Smilla Jaspersen, os heróis não-ficcionais também têm conexões com o químico muito real e importante chamado criolita, com a fórmula Na3AlF6. Por exemplo, Vernon Jones aterrissou em 1943 num pântano no sudoeste da Suécia, com o seu ataque de flocos, com fugas de gasolina, e Henry Larsen, comandante do St. Roch durante uma viagem pela passagem noroeste em 1940, cujo verdadeiro propósito só foi revelado 50 anos mais tarde.

Cryolite, também conhecido como hexafluoroaluminato de sódio, é um composto incolor que forma cristais em forma de cubo, consistindo em catiões de alumínio 3+ ligando seis aniões F-flúor, formando octaédricos como o AlF63-, com iões menores de sódio + iões para equilibrar a carga.

Talvez você tenha adivinhado corretamente que a importância da criolita está relacionada ao alumínio, e que a conexão da Segunda Guerra Mundial tem a ver com a fabricação de aviões. Mas se você acha que a criolita é uma fonte importante de alumínio, pense novamente. O teor de alumínio da criolita é de apenas 13%, comparado com cerca de 50% na bauxita, a maior fonte de alumínio desde que a produção industrial começou no final do século XIX. Além do baixo teor de alumínio, a criolita é extremamente rara, possivelmente o único mineral na Terra a ser extraído até à extinção

Bauxite, por outro lado, é relativamente comum, mas atrair o metal para fora do mineral em escala industrial acabou por ser complicado. Três elétrons precisam ser adicionados aos íons Al3+ para torná-los neutros e metálicos, e embora tenha sido reconhecido desde cedo que a maneira de fazer isso era passar uma corrente elétrica através de uma solução dos íons – o que chamamos de eletrólise – foram necessários cerca de 50 anos de experimentos até que isso fosse conseguido.

O problema é que não se pode electrolisar alumínio na água, pois os electrões combinariam com os iões H+, produzindo hidrogénio gasoso. Se contornarmos o problema derretendo diretamente o óxido de alumínio, o ponto de fusão muito alto, 2072°C, acaba por ser proibitivamente caro. É aqui que entra a criolita. Em 1886, tanto Charles Hall em Ohio, EUA, como Paul Héroult na Normandia, França, descobriram que a criolita derretida, com a temperatura de fusão moderada de apenas 1012ºC, dissolve facilmente o óxido de alumínio. Assim nasceu o processo Hall-Héroult, ainda hoje em uso.

O nome criolita deriva das palavras gregas para frio, “cryo” e pedra, “lithos”, e isto leva-nos ao papel do herói polar Henry Larsen nesta história. O alumínio começou a tornar-se um material importante para a construção de aviões nos anos 30, e a ocupação da Dinamarca pela Alemanha em 1940 deixou os britânicos e seus aliados nervosos, pois a criolita foi encontrada em apenas um lugar na terra – a mina Ivittuu, no sul da Groenlândia. Sob a cobertura de uma passagem a noroeste, o único navio do governo canadiano capaz de navegar nas águas geladas da Gronelândia, o St. Roch sob o comando de Henry Larsen, da Real Polícia Montada Canadiana, partiu de Vancouver para examinar a situação, pois havia medo de uma invasão alemã.

Com a entrada dos Estados Unidos na guerra, a questão criolita foi resolvida pela Gronelândia tornando-se temporariamente um protetorado americano, e a produção da mina Ivittuu aumentou substancialmente. Não sei se alguma vez houve um verdadeiro plano alemão para capturar a mina criolita, como sugerido no romance de Peter H?eg, mas a única tentativa nazista registrada na Groenlândia foi um esforço para estabelecer uma estação meteorológica com uma humilde força de invasão de 17 que foi logo descoberta pela patrulha dinamarquesa Hound Sledge Patrol.

Em vez disso, os alemães montaram uma fábrica para produzir criolita sintética ao lado da fábrica de alumínio em Her?ya, no sul da Noruega. Este processo era bastante novo na altura, mas a Nordische Aluminium nunca viu uma produção em escala real, pois era alvo de uma missão de bombardeamento bem sucedida. Não só as fábricas foram destruídas: dos 180 B17 enviados na manhã de 24 de julho de 1943, apenas uma foi perdida. No entanto, a hábil navegação e pilotagem do avião danificado Georgia Rebel, aterrou em segurança o 1º piloto Jones e sua tripulação em solo neutro. Este foi o primeiro de mais de 200 aterrissagens de emergência da Força Aérea dos EUA na Suécia durante a Segunda Guerra Mundial.

A mina Ivittuu foi esgotada em 1987 e hoje apenas a criolita sintética é utilizada na produção de alumínio. A criolita artificial é mais comumente obtida a partir de fluoreto de cálcio, também conhecido como o mineral espatoflúor, carbonato de sódio e hidróxido de alumínio, num processo de múltiplas etapas.

Uma maravilha, se esta mina e o raro mineral não tivessem sido descobertos, os químicos teriam sido espertos o suficiente para prepará-la de qualquer forma e conceber o processo Hall-Héroult, ou ainda haveria placas de alumínio e talheres nos jantares do estado francês, tal como nos tempos de Napol?no III quando o alumínio valia mais do que o seu peso em ouro.

Meera Senthilingam

Se natural ou sintético, esta pedra fria de um composto certamente provou ser útil durante toda a guerra e até aos dias de hoje. Esse foi Lars Öhrström do Chalmers tekniska h?gskola, na Suécia. Agora, na próxima semana, um composto que poderia ser considerado como uma espada de dois gumes.

Brian Clegg

Explosivos são as aplicações maldosas do ácido nítrico, mas um desses compostos, a nitrocelulose, teve aplicações muito mais construtivas: foi usada para produzir o estoque de filmes usados nas filmagens até por volta de 1950. Esses filmes antigos têm que ser manuseados com extremo cuidado, pois o composto plastificado pode facilmente entrar em chamas.

Meera Senthilingam

E você pode descobrir a química causadora dessas chamas juntando Brian Clegg na Química da próxima semana em seu elemento. Até lá, obrigado por ouvir. Eu sou Meera Senthilingam.