história

A história e as descobertas dos elementos químicos da tabela periódica. Desde a alquimia até Mendeleev. Com vídeos, imagens e textos.

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localidade de Ytterby e os elementos
Ytterby é uma pequena vila localizada em uma ilha na Suécia que ficou eternizada na história da química.

Esta história iniciou em 1787, quando o tenente Carl Axel Arrhenius [1] encontrou um mineral escuro não identificado. Ele já havia explorado a área como um potencial local para uma fortificação. Seu hobby na química levou-o a perceber a incomum rocha negra, que ele e seu amigo Bengt Geijer examinaram em conjunto com Sven Rinman. O desfecho ocorreu quando o químico finlandês Johan Gadolin analisou completamente o mineral em 1794 e descobriu que 38% de sua composição era de elementos ainda não identificados. O químico sueco Anders Gustaf Ekeberg confirmou a descoberta no ano seguinte e chamou-a de ítria, com o mineral sendo chamado de gadolinita.

Muitos elementos terras-raras foram descobertos no mineral gadolinita, que acabou se revelando a fonte de sete novos elementos; que receberam o nome do mineral e da área. Esses elementos incluem ítrio (Y), érbio (Er), térbio (Tb) e itérbio (Yb) e foram descritos pela primeira vez em 1794, 1842, 1842 e 1878, respectivamente. Em 1989, a sociedade ‘ASM International’ instalou uma placa na antiga entrada da mina, em comemoração ao marco histórico.

Veja uma viagem da equipe do Periodic Videos até a mina.
Vídeo COM legenda em português. Ative a exibição da legenda pelo YouTube.

Tom Scott também comenta sobre a peculiar história do local.
Vídeo com legenda em português.

[1]Lembre que o químico responsável pelos conceitos de acidez é o sueco Svante Arrhenius.

Fonte: https://en.wikipedia.org/wiki/Ytterby#Chemical_discoveries

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Os sais contendo sódio já eram conhecidos desde a antiguidade, mas foi somente em 1807 que o químico inglês Humphry Davy realizou um experimento para isolar o sódio metálico.

Sir humphry Davy - wikimedia
Humphry Davy

As primeiras experiências de Humphry Davy com a eletrólise foram com os sais dissolvidos em água. Ao inserir na solução os eletrodos conectados à uma bateria o resultado era apenas uma eletrólise da água. Então em outubro de 1807, aos 28 anos de idade, enquanto realizava experimentos substituindo a solução aquosa salina pelos sais fundidos, conseguiu obter uma certa quantidade do elemento potássio metálico; na mesma linha de raciocínio alguns dias depois ele prosseguiu para realizar eletrólise de outros sais, obtendo então no cátodo o elemento sódio metálico à partir do hidróxido de sódio (NaOH) fundido. Neste caso ele relatou ser necessária uma corrente maior do que a utilizada na produção de potássio. Outros elementos isolados por Davy foram: bário, estrôncio, cálcio, boro e magnésio.

Restava ainda a necessidade de provar e argumentar que o sódio e potássio eram elementos metálicos (substâncias simples). Joseph Gay-Lussac e Louis Thenard eram os principais questionadores da descoberta de Humphry Davy – disputa esta encerrada em 1810 quando os próprios realizaram experimentos que concordavam com as interpretações de Davy. [para mais detalhes veja “Buci, J. R. (2012). Humphry Davy e a questão da classificação do potássio e do sódio. Universidade de São Paulo.“]

A origem do nome e abreviação

O elemento sódio é abreviado na química como Na. A origem está na palavra em latim natrium – referente ao natrão (carbonato de sódio) usado pelos egípcios.

A palavra sódio, é dita ter origem do árabe suda – que significa dor de cabeça. Em latim, o carbonato de sódio usado no tratamento destas dores de cabeça era conhecido como sodanum.

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sobre a história do elemento
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Como funciona uma Lâmpada de Davy

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Defendendo uma mulher acusada de assassinato, o Dr. Samuel Jackson questionou os métodos e a confiança de outros médicos. A história desse julgamento de 1828 fornece uma visão da ambiguidade moral do testemunho científico. O arsênio é difícil de detectar até hoje.

No final do inverno de 1828, na pequena cidade de Northumberland, Pensilvânia, William Logan adoeceu e morreu. A fofoca local que se seguiu levantou suspeitas sobre a virtude de sua esposa, a natureza de seu relacionamento com um cavalheiro vizinho e a compra de veneno para ratos. A Sra. William Logan foi presa por envenenar seu falecido marido e enviada para a prisão com base em um relatório de quatro médicos. Eles realizaram exames químicos do estômago do falecido e seu conteúdo que parecia confirmar a presença de arsênio.

uso de arsênio e julgamento
François-Vincent Raspail e Mateu Orfila durante o julgamento Lafarge. (Fonte: Science History Institute)

Dez dias antes da morte de Logan, ele saiu em um dia muito frio e voltou para casa bêbado. Ele logo desceu com febre e dor de cabeça, pescoço e membros. Mais tarde, ele desenvolveu um resfriado e tosse, e seu médico de família, Samuel Jackson, foi chamado para a casa. Jackson tratou-o com sangria, forneceu lenha para aquecer a casa e administrou pequenas doses de tártaro emético (um expectorante comumente usado). Uma veia em um dos braços de Logan ficou inflamada, e Logan logo se tornou delirante, desmaiou e morreu.

Pouco tempo depois, o colega de Jackson, M. Aristide Rodrigue, chegou para ajudar Jackson a examinar o corpo de Logan para determinar a causa da morte. Enquanto Jackson consolava a viúva, Rodrigue dissecava a veia inflamada. Jackson escreveu mais tarde que a dissecação de Rodrigue revelou “o espécime mais perfeito de inflamação intensa que já vimos”. Na visão dos médicos, Logan morreu de causas naturais.

Alguns dias após o enterro de Logan, de acordo com o relato de Jackson, “clamor popular” interferiu – suspeitas surgiram porque a esposa de Logan havia comprado arsênio recentemente em um farmacêutico, aparentemente para manter ratos e camundongos longes de sua manteiga. O legista removeu indivíduos cujo testemunho, na opinião de Jackson, incluíam pressuposições precipitadas e informações “insignificantes ou irrelevantes” que “quando apropriadamente compreendidas foram claramente para condenar a mulher”. O próprio Logan havia falado sobre envenenar ratos; além disso, Jackson não viu nenhum motivo “para um crime tão hediondo”. Ele escreveu: “Não havia esperança… dela ser beneficiada pela morte dele.” No entanto, o corpo de Logan foi desenterrado e examinado por um conselho de quatro médicos. Apesar da idade, experiência e relacionamento de Jackson com Logan, ele foi excluído do exame do conselho. Depois de apenas dois dias, o conselho informou que Logan havia morrido de envenenamento por arsênio.

O risco da arrogância
Jackson (1788-1869) foi um dos primeiros médicos em Northumberland, uma cidade famosa por ser o lar americano do teólogo britânico e filósofo natural Joseph Priestley, de 1794 a 1804. Jackson havia chegado em 1813, um ano depois de se formar no Departamento de Medicina da Universidade da Pensilvânia, a 257 quilômetros de distância, na Filadélfia. Quando o comitê de médicos designado emitiu seu relatório com as descobertas que levaram à prisão de Mrs. Logan, Jackson reanalisou as circunstâncias. Sua investigação sugeriu que o preconceito moral pela comunidade do acusado provavelmente influenciou a investigação científica inicial indicada pelo tribunal. O trabalho de Jackson eventualmente levou à absolvição da Sra. Logan, e logo em seguida, em 1829, Jackson publicou suas descobertas em um artigo intitulado “Caso de Envenenamento Suposto com Arsênio” no American Journal of Medical Science . O artigo catalogou os inúmeros erros e fraquezas no relatório do conselho de médicos, bem como os perigos do excesso de confiança e descuido por parte dos cientistas envolvidos em processos criminais. Tais acusações de arrogância nas investigações criminais se tornariam uma marca do debate científico durante esse período.

Depois que o conselho coletou suas descobertas, Jackson revisou as atas do processo. Os médicos descreveram um estômago inflamado, um indicador comum de envenenamento por arsênio. Mas Jackson imediatamente viu contradições entre as respectivas descrições dos médicos. Mais tarde, ele escreveu: “Quanto à suposta inflamação, parece ser uma mera questão de opinião se existe alguma.” Jackson achava que a condição do estômago de Logan poderia ser explicada por seu consumo de “whisky country por muitos anos”. Essa explicação foi “mais razoável do que supor uma inflamação aguda por arsênio, sem vomitar ou qualquer tipo de sofrimento”. Jackson apoiou seu argumento citando o cirurgião britânico John Shaw, autor do influente Manual of Anatomy (1822). Shaw escreveu: “Cheguei à conclusão de que a aparência do estômago… apenas, em uma questão de envenenamento, não deve ser confiado”. Acrescentando um componente ético à sua crítica, Jackson também citou a esperança de Shaw de que “esse grau de incerteza impedirá que o anatomista seja chamado para decidir uma questão que pode envolver a vida de um semelhante”.

As acusações de arrogância nas investigações criminais se tornariam uma marca do debate científico durante esse período.

Em seu artigo, Jackson detalhou os resultados ambíguos dos vários testes de líquidos realizados pelo conselho de médicos, observando que a comparação de “cores é extremamente difícil” e que “até mesmo olhos experientes podem ser enganados”. A diretoria havia usado quatro testes para detectar arsênio no corpo de Logan. Primeiro, a diretoria realizou um teste de “sulphus cupri”, fervendo o líquido do estômago de Logan com alguns grãos do carbonato de potássio; o fluido ficou verde claro quando o sal de cobre foi adicionado. No segundo teste, os médicos colocaram uma amostra do fluido do estômago em papel branco e passaram um bastão de nitrato de prata sobre ele, fazendo com que a parte do fluido se tornasse amarelo pálido. Para o terceiro teste, o conselho colocou uma pequena quantidade do estômago seco entre duas placas de cobre revestidas com fluxo negro (uma pasta de sais de potássio de boro e flúor); as placas foram então aquecidas para produzir uma mancha branca prateada. Em seu quarto teste, os médicos passaram uma corrente de sulfeto de hidrogênio através de uma amostra de fluido estomacal que havia sido fervida e resfriada; esse processo resultou na amostra ficar amarela. Sendo que o conselho concluiu que os quatro resultados revelaram a presença de arsênio no corpo de Logan, Jackson questionou a aplicação dos testes pelo conselho. Ele observou que o teste “sulphus cupri” poderia detectar arsênio, mas também “outras substâncias que às vezes são encontradas no estômago”; que “os testes de cobre e prata foram usados ​​nas formas mais objetáveis”; e que o teste de sulfeto de hidrogênio poderia ter permitido que o tártaro emético, que Jackson havia administrado a Logan antes de sua morte, fosse confundido com arsênio.

Jackson argumentou que as falhas dos médicos na experimentação química significavam que não havia provas da presença de arsênio. “Eles nos deixam destituídos de toda prova positiva e debilitam muito o circunstancial; portanto, uma vez que tais fortes suspeitas surgiram em suas mentes, é muito lamentável que eles não tenham prosseguido com a investigação”. Além disso, Jackson continuou, alguns “testes importantes foram omitidos” – nenhum microscópio foi usado, embora “um muito poderoso estivesse ao alcance deles”, e depois nenhum desenho do estômago destruído foi feito, embora “alguns delineadores excelentes estivessem à mão”. Como todos esses erros de julgamento poderiam ser explicados?

A resposta, para Jackson, era a arrogância. Ele não culpou os médicos por tirar conclusões precipitadas ou por realizar experimentos químicos sem entusiasmo. Em vez disso, ele culpou a arrogância de John Ayrton Paris, um conhecido médico de Edimburgo, que foi alvo de duras críticas de outros cientistas, além de Jackson. O tratado farmacológico de Paris, Jurisprudência Médica (Londres, 1823), em co-autoria com o advogado John Samuel Martin Fonblanque, era o principal recurso sobre o qual o conselho de examinadores de Logan confiara.

Os médicos acreditavam, como prometeu Paris, que os testes de cobre e prata eram infalíveis. Essa crença, Jackson argumentou, estava na raiz de sua imprudência.

Dr. Paris está tão satisfeito em fazer essas cores arseniais, que, enquanto escrevia sobre o assunto, ele largou sua caneta para “convencer a si mesmo com quão pouco transtorno, e com quanto prazer e lucro, tais experimentos podem ser conduzidos”… Se isso não é mera brincadeira infantil, é pelo menos a extravagância de um homem encantado com as novidades… Nem todos percebem quanto espaço resta para a ardente imaginação de um homem entusiasmado na jornada, para brincar com essas cores [?]

Para Jackson, as cores de todos os testes do conselho forneceram “apenas um grau de evidência”. Evidências mais conclusivas poderiam ter sido produzidas pela experimentação de um metal extraído do precipitado – se houvesse precipitado suficiente para sofrer metalização. Sem os resultados de tal experimento, Jackson argumentou, o conselho só poderia assumir a presença de arsênio no corpo do falecido. A arrogância e a lassidão ética dos argumentos de Paris deixaram o conselho de médicos do caso Logan “como se fossem marinheiros em um oceano para eles desconhecido, cujas rochas e cardumes não foram registrados em seu único mapa”. Após a avaliação crítica de Jackson do relatório do conselho de médicos e apesar do depoimento juramentado do conselho de que Logan morreu de envenenamento por arsênio (e nenhum testemunho a favor de Sra. Logan), o grande júri absolveu a Sra. Logan por 23 a 1.

As preocupações de Jackson sobre “expertise” incompetente não eram únicas. Apenas dois anos antes, na Inglaterra, em um julgamento de 1826 em Sussex, Hannah Russel e uma inquilina em sua casa foram acusadas de envenenar seu marido. A prova de que ela havia comprado arsênio, juntamente com o testemunho de um cirurgião local que disse ter encontrado arsênio no estômago da vítima, resultou em condenações. O inquilino foi enforcado, mas a execução de Russel foi adiada. Gideon Mantell, um médico e geólogo de Sussex, se interessou pela história. Convencido de que o falecido – que sofrera problemas cardíacos – não havia sido envenenado, Mantell criticou os testes do cirurgião e pediu confirmação de seus pontos de vista a outros médicos. Quando Russel foi perdoado, o padrão de especialistas excessivamente confiantes, mais tarde corrigido por aqueles com melhores procedimentos ou credenciais, foi firmemente estabelecido. Tais desacordos, nos casos de Logan e Russel, prefiguravam o que viria a ser conhecido como as “guerras do arsênio”.

As guerras do arsênio
O termo guerras do arsênio geralmente se refere a debates toxicológicos entre acadêmicos parisienses na primeira metade do século XIX. Esta foi uma época em que as técnicas de detecção de arsênio progrediram de uma coleção de testes de precipitação e redução relativamente não confiáveis ​​aos métodos mais substanciais inventados em 1836 pelo químico britânico James Marsh e em 1841 pelos suecos Jöns Jacob Berzelius e o alemão Hugo Reinsch.

Na década de 1830, o toxicologista francês Mateu Orfila (1787-1853) era uma celebridade médica em Paris e no exterior, o decano da Faculdade de Medicina de Paris, bem como um frequente perito forense. Ele esteve ativamente envolvido no altamente divulgado julgamento de 1840 de Marie Lafarge, que foi acusada de envenenar seu marido com arsênio. A autoridade de Orfila em detectar o arsênio no cadáver, e seu desacordo com outros especialistas que não encontraram arsênio, mandaram Madame Lafarge para a prisão e desencadeou um debate em toda a Europa sobre a detecção de arsênio.

O termo guerras do arsênio geralmente se refere a debates toxicológicos entre acadêmicos parisienses na primeira metade do século XIX.

O caso Lafarge oferece uma imagem de numerosos testes e práticas para a detecção de arsênio e divergências sobre sua conclusividade, antes da aceitação gradual do teste de Marsh. Os médicos locais do caso contaram com autópsias e sintomas, enquanto Orfila encorajou a análise química e criticou os testes de “odores” (por exemplo, atribuindo um odor de alho ao arsênio). Orfila, no entanto, também criticou os testes químicos iniciais, que levaram os pesquisadores a confirmar a presença de arsênio com base em cores ambíguas. Como resultado da crescente popularidade do novo teste Marsh, três farmacêuticos o empregaram várias vezes e não encontraram arsênio. Mas dúvidas permaneciam, e Orfila foi chamado para reaplicar o teste de Marsh – ele confirmou que o arsênio estava presente e que não vinha dos produtos químicos usados ​​em sua análise ou da terra da qual o corpo da vítima foi exumado. Essas qualificações foram importantes porque os críticos haviam apontado que o zinco usado no início do teste de Marsh poderia conter impurezas arseniais e que os solos dos cemitérios poderiam conter arsênio.

Orfila foi acusado de arrogância em seus testes por François-Vincent Raspail (1794-1878), um frequente desafiante dos métodos de Orfila em ensaios e em publicações científicas. Raspail levantou preocupações sobre a presença de arsênio em recipientes de cobre usados ​​para ferver cadáveres e na pintura da madeira usada para transportá-los. Ele via Orfila como muito teórico e experimental para as preocupações práticas de vida e morte do tribunal. Além disso, Raspail refletiu sobre a dificuldade de se opor a Orfila no tribunal, dada a fama e habilidade de Orfila em decidir nomeações e demissões na universidade. O papel de Orfila como um cético e como um crítico do excesso de confiança dos especialistas iniciais no julgamento da Lafarge era, na visão de Raspail, eclipsado pelo excesso de confiança e cegueira de Orfila em relação às limitações de seus métodos experimentais toxicológicos.

O julgamento da Lafarge foi uma sensação na Europa, e a celebridade de Orfila causou interesse internacional nos procedimentos científicos. A recepção de Orfila na Grã-Bretanha foi geralmente positiva, mas sua arrogância foi uma preocupação. Apesar do brilhantismo óbvio de Orfila, ele parecia se exceder demais, ser muito entusiasmado. Os críticos britânicos de Orfila viram-no como sacrificando o comedimento exigido de um especialista em tribunal. Em seus livros didáticos, o famoso toxicologista britânico Alfred Swaine Taylor (1806–1880) referiu-se a Orfila como um exemplo de imodéstia – de confiança mesmo quando os resultados de suas técnicas de detecção de arsênio eram ambíguos.

O próprio Taylor, no entanto, logo foi acusado de excesso de confiança em seu trabalho com o colega de Guy’s Hospital, George Owen Rees, no julgamento de William Palmer em 1856. Palmer era um médico do interior suspeito de envenenar sua esposa, seu irmão e seu parceiro de jogo, John Parsons Cook. Taylor testemunhou, com base em evidências clínicas, que Cook havia sido envenenado por estricnina, embora o veneno não tenha sido detectado. Testemunhas de defesa argumentaram que um analista qualificado teria detectado qualquer estricnina presente, e as críticas continuaram na imprensa popular. Taylor defendeu-se em parte, recordando os pecados de excesso de Orfila no caso Lafarge, alegando que seus próprios críticos, como Orfila, haviam inflado a capacidade de análise química. No entanto, apesar dos esforços bem sucedidos de Taylor para reformular o caso Palmer em seus livros, sua imagem pública sofreu, e ele foi condenado por alguns por sua pretensão científica. Três anos após o julgamento de Palmer, Taylor testemunhou no caso do envenenamento por arsênio de Thomas Smethurst; com base em um único resultado usando o teste de Reinsch, ele declarou a presença de arsênio e Smethurst foi condenado. (No teste de Reinsch, o arsênio forma um revestimento metálico em uma folha de cobre tratada com ácido nítrico quando é colocada em uma solução aquecida de ácido clorídrico e arsênio.) No entanto, William Herapath, um toxicologista de Bristol, mais tarde mostrou que o uso de Taylor do teste foi falho e Smethurst foi perdoado.

Um Paralelo Impressionante
Em janeiro de 2007, um júri em San Diego condenou Cynthia Sommer por assassinar seu marido, um sargento da marinha, com arsênio. Foi relatado que ela contatou um serviço de encontros pela Internet antes da morte de seu marido, e que logo depois ela deu festas animadas, fez uma cirurgia de aumento de seios e começou um novo relacionamento amoroso. Essas circunstâncias potencialmente irrelevantes podem ter interferido na investigação científica. Com base em testes de laboratório e opiniões de especialistas que pareciam provar que seu marido morreu de envenenamento por arsênio, Sommer passou mais de dois anos na prisão de Las Colinas. Mas quando o veredicto foi contestado, foram levantadas questões suficientes sobre os procedimentos laboratoriais e os resultados para levar o procurador a enviar amostras de tecidos recém-descobertos (conservados em parafina) ao Centro de Toxicologia do Quebec. Nenhum arsênio foi encontrado em nenhuma das amostras, e os testes determinaram que as distribuições teciduais de arsênio relatadas anteriormente eram “fisiologicamente improváveis”. A acusação de homicídio foi descartada.

A modéstia e a circunspecção moral de alguns dos especialistas em química antes e durante as guerras do arsênio fornecem um modelo para a atitude apropriada em relação à ciência forense nos tribunais contemporâneos.

As críticas da defesa aos especialistas e evidências da promotoria repetiram um padrão iniciado no século XIX, quando as tecnologias de detecção de arsênio estavam rapidamente evoluindo: um especialista em toxicologia estava excessivamente confiante, o réu foi condenado, um perito mais rigoroso revisou as evidências e o réu absolvido. No caso Sommer, ficou claro que os espécimes iniciais tinham sido mal transportados e gerenciados e que o laboratório do governo onde foram testados não tinha procedimentos operacionais padrão e não era credenciado pelo Conselho Americano de Toxicologia Forense. O analista inexperiente não tinha o conhecimento necessário para testar o arsênio e rejeitou a possibilidade de contaminação da amostra com base em uma crença não científica de que uma fonte contaminante pode ser monitorada. Além disso, o laboratório não seguiu um método de especiação de arsênio revisado por pares e não dispunha de documentação adequada sobre a cadeia de custódia para as amostras. Finalmente, o achado de 100% ácido dimetilaresênico (DMA) não foi consistente com outros estudos de caso envolvendo morte por arsênio inorgânico, e o marido de Sommer não apresentou os sintomas condizentes antes de sua morte. Como no caso de Logan, a única explicação para esse descuido está no excesso de confiança injustificada dos especialistas da promotoria. Nas palavras de Jackson, a detecção de arsênio a serviço do direito penal é uma “vida e morte”… negócios que os mais experientes devem abordar com medo e tremor, com terror e receio.”

Desde o início do século XIX, os testes de envenenamento por arsênio forneceram subsídios para a especulação sobre o caráter moral e os erros obscenos do acusado – e dos cientistas que os acusam. Nos Estados Unidos, na França, na Grã-Bretanha e em outros lugares, acusações de arrogância e descuido moral têm sido tão importantes no avanço da ciência quanto no avanço da justiça. E, como o caso Sommer deixa claro, as guerras do arsênio não terminaram. As mudanças dinâmicas nas técnicas de detecção de arsênio na primeira metade do século XIX são similares aos rápidos desenvolvimentos da ciência forense nas últimas décadas. A modéstia e a circunspecção moral de alguns dos especialistas em química antes e durante as guerras do arsênio fornecem um modelo para a atitude apropriada em relação à ciência forense nos tribunais contemporâneos.

Detectando Arsênio
Em 1836, o químico inglês James Marsh combinou o trabalho anterior de Carl Wilhelm Scheele e Johann Daniel Metzger para formar seu revolucionário processo de detecção de arsênio. Mateu Orfila empregou o famoso teste de Marsh no altamente divulgado julgamento de Madame Lafarge em 1840, mas havia muitos outros que trabalharam para encontrar o teste perfeito para a detecção de arsênio.

No julgamento inglês de 1752 de Mary Blandy, que foi acusada de envenenar seu pai, o médico legista Anthony Addington testou pó branco encontrado no fundo de uma panela que havia sido usada para servir sopa de aveia para a vítima. Addington aqueceu o pó e notou o mesmo cheiro de alho que o arsênio testado de maneira similar. Em seu livro de 1803, Lectures on the Elements of Chemistry, Joseph Black descreveu a queima de arsênio para produzir fumaça esbranquiçada e um odor de alho. O livro de 1806, ‘Plain Discourses on the Elements of Chemistry’, de Thomas Ewell, também observou que o pó de arsênio colocado sobre brasas produz chamas brancas e um cheiro de alho.

O trabalho de 1805 de Benjamin Rush, Medical Inquiries and Observations, descreveu um teste que tratava arsênio com sulfato de cobre alcalino para formar um precipitado verde. Joseph Hume apresentou seu teste em 1809, adicionando solução de nitrato de prata ao precipitado de arsenito. Robert Christison era conhecido por usar um teste desenvolvido em 1785 por Samuel Hahnemann, o pai da homeopatia. Este teste envolveu a passagem de um fluxo de gás sulfeto de hidrogênio em uma solução de arsênio previamente acidificada para produzir um precipitado amarelo brilhante de sulfito arsenioso.

O próprio Marsh usou outros testes antes de chegar ao seu mais famoso. No julgamento de 1833 de James Bodle, Marsh aqueceu o arsênio branco para se decompor em oxigênio e arsênio metálico, o que formaria um depósito no vidro. Mas seu aparato de 1836 para capturar arsênio foi o mais importante. Seguiram-se numerosas modificações, incluindo o teste Marsh-Berzelius, desenvolvido por Jöns Jacob Berzelius.

Atualmente, a espectrometria de absorção atômica e a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado são importantes tecnologias forenses para a detecção de arsênio.

Texto escrito por David Caudill.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘Prefiguring the Arsenic Wars’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas.

Original (English) content from Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/). Content translated with permission, but portuguese text not reviewed by the original author. Please do not distribute beyond this site without permission. [[Conteúdo original (inglês) do Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/) . Conteúdo traduzido com permissão, mas o texto em português não foi revisado pelo autor do original. Por favor, não distribua o conteúdo sem permissão.]]

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avião militar tipo b29
Por que alguém visitaria uma cidade fantasma radioativa ou os remanescentes de um reator nuclear? As razões são surpreendentemente variadas, e as impressões das pessoas que viajaram para esses lugares distantes oferecem um vislumbre de nossa compreensão coletiva da era nuclear.

Os turistas estão quase todos sorrindo. Alguns envolvem os braços em torno de companheiros ou crianças pequenas; outros estavam orgulhosos e dão um sinal de positivo. Os membros de uma orquestra posam engomados com gravatas azuis combinando; uma dúzia de aposentados de meias brancas sorriem para a câmera. A maioria posa em frente a uma parede de cinco andares de tubos de alumínio cuidadosamente empilhados. Um comentário no Facebook diz que se parece com o maior rack de vinhos do mundo. Outro post pergunta a um amigo: “O que é isso, Wall Street?”

A cena poderia estar acontecendo em qualquer lugar nos Estados Unidos ou no mundo, na verdade. Você poderia trocar em um cenário da Torre Eiffel ou do Magic Kingdom sem mudar muita coisa. Mas os turistas nessas fotos escolheram um destino muito incomum. É aqui que começou a era nuclear, alguns minutos antes da meia-noite de 26 de setembro de 1944. É o Reator Hanford B, onde homens e mulheres do Projeto Manhattan trabalharam em segredo para produzir o plutônio usado nas primeiras armas atômicas do mundo.

Hoje, a Reserva Nuclear Hanford, situada ao longo do rio Columbia, em uma área remota do sul do estado de Washington, faz parte do sistema de parques nacionais do país. Os prédios envelhecidos deste antigo complexo foram descontaminados e carimbados com o icônico logo da flecha do Serviço Nacional de Parques. O museu do parque permite que os jovens posem com manequins do tamanho de crianças do físico nuclear Enrico Fermi, a primeira pessoa a demonstrar uma reação em cadeia nuclear autossustentável, é Leona Woods, que ajudou a supervisionar a construção dos reatores de Hanford. Mais adiante, os turistas podem sentar-se na estação de controle, onde os engenheiros monitoraram a transmutação de urânio em plutônio; agora, esses instrumentos são acessórios para fotos bobas de adolescentes de aparência arteira, com as mãos postas sobre botões de aparência sinistra.

Trabalhadores de reatores aposentados guiam os visitantes através de salas decoradas com relógios de parede enferrujados e cartazes de propaganda da época da Segunda Guerra Mundial. Um retrata uma menina pequena segurando uma fotografia de seu pai em uniforme militar, que diz: “O que você está fazendo pode salvar a vida do meu pai.” Outra apresenta um trabalhador com capacete de segurança dando adeus às suas filhas pela manhã; a legenda diz: “Proteção para todos: não fale. Silêncio significa segurança.”

Os trabalhadores aposentados, muitos na faixa dos 70 ou 80 anos, atualmente estão livres para falar. Dentro de seus antigos escritórios e salas de descanso, eles dedicam tempo para discutir o trabalho que fizeram e explicar a ciência de uma reação nuclear.

Ainda assim, a Reserva Nuclear Hanford é um trabalho em andamento. Mesmo depois de décadas, a limpeza do complexo continua. Muitos edifícios ainda estão sendo demolidos, e vazamentos de radiação periodicamente forçam os trabalhadores a se abrigar, como aconteceu em maio de 2017, quando um túnel usado para armazenar resíduos radioativos entrou em colapso. (Em resposta, a Administração Federal de Aviação temporariamente restringiu os vôos sobre a área.) Materiais radioativos persistem no solo e nas águas subterrâneas, e os restos de resíduos do reator escorrem dos tanques subterrâneos com vazamentos. Devido a esses riscos, as famílias com crianças pequenas devem assinar um formulário de liberação reconhecendo tais riscos antes de entrar no local.

historiador apresenta equipamento
O historiador Burt Pierard se dirige a um grupo de turistas no Reator Hanford B, 2008. O reator fez o plutônio para o Teste Trinity e a bomba que destruiu Nagasaki. (Fonte: AP Photo / Ted S. Warren)

Cerca de 80.000 pessoas visitaram o parque desde que abriu para excursões em 2009, de acordo com o Departamento de Energia. Os turistas levaram cerca de US$ 2 milhões por ano para a cidade vizinha de Richland, diz Colleen French, gerente de programas do parque em Hanford. Desde o início, o turismo tem sido uma força motriz por trás da conversão da ruína radioativa em museu. A Associação do Museu do Reator B descreve-o como um “local educacional único” e “uma pedra angular do Turismo Patrimonial no Noroeste do Pacífico”. Mas por que alguém escolheria uma usina nuclear antiga para férias em família?

“Há um certo tipo de fascinação macabra com esses lugares”, diz Linda Richards, uma historiadora da ciência da Universidade Estadual do Oregon que estudou o museu de Hanford. “Eu acho que isso também se encaixa com esse tipo de senso despreocupado: é retrô, é moderno, não é mais perigoso. É corriqueiro.”

Os visitantes do museu descrevem suas experiências em termos geralmente positivos, usando palavras como “memorável”, “histórico” e “revelador”. Alguns dizem que acham a experiência sóbria e, no entanto, iluminadora. “Mórbida, parecia um pouco como parar em uma catedral”, Heather Young, que visitou no outono de 2016, escreveu no site de viagens Trip-Advisor. Outro visitante sentiu “completa admiração”.

Viajantes curiosos estão tendo o mesmo tipo de experiências em todo o mundo. Instantâneos de visitas a outros lugares como o Projeto Manhattan e até mesmo à zona de exclusão de Chernobyl, na Ucrânia – o local do desastroso derretimento do reator em 1986 – mostram pessoas alegremente manuseando artefatos e sorrindo com placas comemorativas. Através do turismo, parece, a história atômica tornou-se uma brincadeira e a era nuclear tornou-se entretenimento.

A parede de bastões no reator Hanford B, que agora atrai turistas, já foi um lugar de criação, onde o urânio foi dilacerado e refeito como plutônio.

Esse processo começou com um feixe de nêutrons que fluía no núcleo de grafite do reator, o que reduziu a velocidade dos nêutrons. Seu ritmo lento permitiu que o núcleo de um átomo de urânio-238 absorvesse um nêutron, momentaneamente formando urânio-239 antes que a partícula extra separasse o núcleo. O átomo dividido expelia calor, raios gama e mais três nêutrons. Esses nêutrons extras ricochetearam também no grafite, que reduzia a velocidade para que pudessem também ser absorvidos e dividir mais átomos. Tudo isso acontecia em menos de um instante, provocando uma reação em cadeia.

A resultante inundação de nêutrons se juntou a inúmeros outros átomos. Após cerca de 23 minutos, metade do urânio-239 havia se transformado em neptúnio, outro elemento instável. Cerca de dois dias depois, metade do neptúnio havia se transformado em alguns gramas de plutônio, que foi refinado usando ácido clorídrico e depois purificado em plutônio metálico. O plutônio é muito estável e persistirá por centenas de milhares de anos se ficar intocado. Mas também pode ser dividido. O elemento batizado como infernal pode se tornar a morte, um destruidor de mundos.

equipamentos antigos
Painéis de instrumentos e outros detalhes do Marco Histórico Nacional do Reator Hanford B, parte do Parque Histórico Nacional do Projeto Manhattan. (Fonte: Departamento de Energia dos EUA / Whit Vogel)

Dentro do Reator Hanford B, a transmutação se desdobrou silenciosamente, lentamente. Não haviam partes móveis, exceto pelo movimento dos átomos através do vazio. O único som era a agitação do rio Columbia, cujas águas eram desviadas para o reator para resfriá-lo, a uma taxa de 284000 litros por minuto. Engenheiros e físicos monitoraram o reator em estações próximas e controlaram o processo que iniciou a reação nuclear em cadeia. Mas uma vez que a reação começou, ela foi auto-sustentável, exigindo apenas a adição de combustível e, quando gasto, sua remoção.

Em 26 de dezembro de 1944, trabalhadores contratados pela DuPont processaram o primeiro pequeno lote de nitrato de plutônio no local de Hanford. O coronel Franklin Matthias, oficial encarregado de Hanford, levou pessoalmente o plutônio purificado na primeira parte de sua jornada ao Laboratório Nacional Los Alamos, no Novo México. Em 16 de julho de 1945, os cientistas de Los Alamos detonaram uma bomba com este plutônio em seu núcleo. O bem-sucedido teste de Trinity foi a primeira explosão nuclear do mundo e a pedra angular do Projeto Manhattan.

Enquanto isso, o reator Hanford B continuava produzindo plutônio. Durante toda a primavera e o verão de 1945, mais pastilhas de plutônio foram enviadas de Washington para a Base Aérea de Kirtland, ao sul de Albuquerque. De lá, em 28 de julho, um núcleo de plutônio feito em Hanford foi levado à Tinian, uma das Ilhas Marianas do Norte, e montado em uma bomba chamada Fat Man, que foi carregada no Boeing B-29 Superfortress Bockscar .

O Bockscar decolou às 3h47min da manhã de 9 de agosto de 1945 e seguiu seu caminho pelo Japão. O país ainda estava se recuperando. Três dias antes, o Enola Gay havia lançado uma bomba semelhante, mas uma feita de urânio, sobre Hiroshima; a bomba, chamada Little Boy, matou cerca de 66.000 pessoas. Às 11h02, hora local, 9 de agosto, o bombardeiro de Bockscar jogou Fat Man em um buraco nas nuvens e despencou em direção à cidade de Nagasaki. Depois de uma queda livre de 43 segundos, uma carga dentro da bomba detonou, iniciando uma série de ondas de choque que esmagaram o núcleo de plutônio. Isso liberou uma fonte de nêutrons, que começou a dividir os átomos de plutônio e a liberar mais nêutrons da mesma maneira que a reação que produziu o plutônio anteriormente. Átomos se separaram. O calor e a radiação liberados por esses átomos divididos eram equivalentes a 21 quilotons de TNT.

Estima-se que 40.000 japoneses morreram instantaneamente e pelo menos outros 40.000 sucumbiriam aos efeitos imediatos e de longo prazo na saúde. As bombas atômicas são geralmente ditas terem acabado com a Segunda Guerra Mundial e proclamado uma nova era de guerra e paz.

Depois da guerra, o reator B continuou produzindo plutônio. Ela forneceu a maior parte do material físsil para as dezenas de milhares de bombas nucleares que os Estados Unidos construíram durante a Guerra Fria antes que o reator fosse desativado em fevereiro de 1968 e posteriormente desmontado. De 1969 a 2006, os trabalhadores desmantelaram e removeram mais de 50 edifícios e instalações de serviço, poupando o prédio do reator, a coluna de exaustão e a casa de bombas do rio. Em 2008, os planos de limpeza exigiam sua remoção, mas naquele ano as instalações se tornaram um marco histórico nacional. O presidente Obama a designou como parte do Parque Histórico Nacional do Projeto Manhattan em 2014.

Hanford teve uma vida antes da bomba. Até o governo realocar os moradores, o local incluía duas pequenas cidades agrícolas, Hanford e White Bluffs, bem como uma comunidade indígena que antecedia a colonização branca por séculos. Moradores dessas cidades e da tribo Wanapum receberam 90 dias ou menos para evacuar suas casas para dar lugar ao projeto federal confidencial. A área de 586 milhas quadradas abrangia terras usadas por várias tribos, incluindo Cayuse, Umatila, Walla Walla, Yakama, Colville e Nez Perce, que haviam caçado e pescado na área por pelo menos 10.000 anos. Todos foram removidos e negados o acesso à terra. Hoje, a casca de concreto da Hanford High School é uma das poucas relíquias anteriores ao Projeto Manhattan que permanecem. Don Young, um veterano do exército que visitou Hanford em agosto de 2016, diz que não aprendeu muito sobre essa história no museu, em vez disso viu em um livro.

“Eu esperava uma discussão contextual mais completa do esforço da Segunda Guerra Mundial. Embora o local descreva o deslocamento dos agricultores que estavam na área antes da guerra, os materiais falavam pouco sobre como o local de Hanford foi selecionado – que era próximo à hidroeletricidade, muita água e no meio do nada,” ele diz.

O passeio também não menciona as milhares de pessoas que ficaram doentes com a radiação durante os dias de produção do reator. Alguns visitantes, que aprenderam sobre esses efeitos nocivos ou conhecem a história da região, apontam essas omissões em suas análises nas mídias sociais. “A única desvantagem que notei foi a falta de consciência dos próprios [guias turísticos] da enorme contaminação radioativa que a operação… gerou, seja por meio de resíduos líquidos ou gás”, escreveu um usuário do TripAdvisor que visitou Hanford em abril de 2017.

Como parte da produção e refinação de plutônio, a instalação liberou iodo radioativo no ar, e ele se lançou em pastos onde as vacas pastavam. As crianças que bebiam leite dessas vacas corriam risco de desenvolver doenças da tireoide porque o iodo radioativo se concentra naquela glândula. Em 1990, milhares de residentes, muitos que sofrem de doenças da tireoide, incluindo câncer de tireoide ou hipotireoidismo, processaram empreiteiros federais, de acordo com o Tri-City Herald . O Departamento de Energia indenizou os contratantes, que incluíam DuPont, General Electric e Rockwell International, o que significa que o governo federal era responsável pelos custos legais. Os últimos casos foram resolvidos em outubro de 2015; o Departamento de Energia, que era legalmente obrigado a defender os empreiteiros, pagou mais de US$ 60 milhões em honorários legais e US$ 7 milhões em indenizações.

trabalhadores em hanford
No topo, os trabalhadores da Hanford esperando pelo contracheque no escritório da Western Union, sem data. Embaixo, os soldados soviéticos, conhecidos como liquidadores, ajudam na limpeza após o desastre nuclear de Chernobyl, em maio de 1986. Mais tarde na vida, ambos os grupos de trabalhadores desenvolveram problemas de saúde, especialmente câncer de tireoide e cérebro, relacionados à exposição à radiação. (Fonte: Wikimedia Commons / Departamento de Energia dos EUA; Nações Unidas)

Trisha Pritikin, que cresceu na vizinha Richland, aprecia a conquista científica que o reator representa e diz que vale a pena compartilhar sua história. Ela também é co-fundadora de um grupo de defesa chamado Consequências da Exposição à Radiação (CORE, em inglês). Seu pai era engenheiro na fábrica e morreu de câncer agressivo de tireoide. Sua mãe morreu de uma forma maligna de melanoma, diz Pritikin. Ela teve sua própria tireoide removida no primeiro sinal de sintomas. No mínimo, ela acredita que a história do parque deveria incluir a história dessas pessoas.

Pritikin diz que entende por que a bomba foi construída em meio a temores de uma arma nuclear alemã. “Mas isso não significa que não podemos falar sobre as consequências para a saúde”, diz ela. “Devemos ser capazes de falar sobre ambos.”

O Serviço Nacional de Parques e o Departamento de Energia, que co-administram o local e os passeios, investem mais em retratar o legado da própria tecnologia e dos engenheiros das maravilhas realizadas antes da era dos computadores.

“O que foi mais interessante para mim foram os complicados, mas totalmente artísticos e meticulosos recursos de fiação e controle, incluindo, por exemplo, um mecanismo de desligamento de emergência alimentado por silos de cascalho”, diz o visitante do museu Justin Jaesch, que cresceu no sul Washington e visitou o museu em 2016.

Nem todos os visitantes se sentem assim. “Eu achei o material no local estritamente focado na produção de plutônio, com nenhuma ou apenas uma referência lateral para o que o plutônio foi usado – seja na Segunda Guerra Mundial ou durante, e agora depois, na Guerra Fria”, diz Don Young, o veterano do exército que visitou em agosto de 2016.

Richards diz que o passeio pelo museu omite essa história e a história de contaminação no local. “Como está agora, o local não é um lugar para contemplar os resultados do reator B, mas um lugar onde devemos nos surpreender com a tecnologia”, diz ela.

A missão do National Park Service, “preservar inalterados os recursos naturais e culturais”, significa que a experiência do visitante de Hanford é agnóstica, na melhor das hipóteses, sobre as implicações mais amplas da era nuclear, das mortes imediatas à bomba, aos efeitos sobre a saúde dos trabalhadores e seus trabalhadores, famílias e vizinhos, para a contaminação histórica da terra. Os visitantes não são convidados a contar com isso; em vez disso, eles experimentam a história nuclear como uma excursão divertida, até mesmo como nostalgia.

A preservação intencional e cuidadosamente elaborada – e apresentação – está em contraste gritante com outro local icônico da era nuclear: Chernobyl.

Com um raio de 30 quilômetros, a zona de exclusão de Chernobyl circunda a antiga usina nuclear soviética, nos arredores da cidade ucraniana de Pripyat. O número de mortos do colapso do reator é polêmico, mas pelo menos 28 pessoas morreram na explosão ou de envenenamento por radiação logo após a explosão. Muitos casos de câncer de tiroide e defeitos congênitos na Ucrânia e na vizinha Bielorrússia foram atribuídos ao acidente, que continua sendo o pior desastre nuclear da história.

“Se você ler estudos de grupos como o Greenpeace e outras organizações não-governamentais interessadas no meio ambiente, eles dariam números mais altos. Se você ler os estudos do lobby da energia nuclear, terá números mais baixos ”, diz David Moon, historiador da Universidade de York, no Reino Unido, que percorreu a zona de exclusão.

Além de produzir material físsil, como o plutônio, os reatores nucleares podem ser usados ​​para produzir eletricidade. O calor produzido quando os átomos se separam pode ser capturado para ferver a água, produzindo vapor para movimentar as turbinas.

Ucranianos têm sentimentos mistos sobre os turistas que visitam a área; principalmente, eles não entendem por que alguém iria querer vir.

Os quatro reatores de Chernobyl foram projetados para fazer as duas coisas: produzir plutônio e gerar eletricidade. Os reatores usavam grafite e também refrigeração com água. Mas quando operados em baixa potência, os reatores eram instáveis, resultado de um projeto defeituoso que levou ao acidente devastador. Em 26 de abril de 1986, um surto de energia causou superaquecimento no reator quatro, produzindo uma explosão de vapor que soprou a parte superior do reator e expôs o núcleo radioativo ao ar livre. Um incêndio durou 10 dias, liberando grandes quantidades de partículas radioativas na atmosfera.

Sergii Mirnyi chegou cinco dias depois do desastre. Ele era comandante do pelotão de reconhecimento de radiação de Chernobyl, que veio para avaliar o dano. Agora Mirnyi é escritora residente na Universidade Nacional Kyiv-Mohyla Academy, em Kiev, na Ucrânia, e conselheira de vários grupos de sobreviventes e turismo de Chernobyl.

Ele diz que os efeitos duradouros são mais psicológicos do que físicos e viagens a Chernobyl permitem que os visitantes entendam o que aconteceu. Os sobreviventes se sentiram isolados por seu governo e seu silêncio logo após o acidente. Ao receber turistas e visitar eles mesmo o local, os sobreviventes podem reformular o legado da área, transformando-o em uma história de recuperação e esperança, em vez de perda, diz Mirnyi – assim como a natureza começou a reivindicar a terra.

Moon, no entanto, disse que experimentou um pressentimento ao andar pelos prédios abandonados, mas foi principalmente porque se lembrou do acidente; ele era um estudante de pós-graduação em Leningrado em abril de 1986 e teve que visitar Kiev logo após o colapso.

“Foi uma época terrível. Não sabíamos o que estava acontecendo”, lembra ele. Transmissões de rádio de ondas curtas da mídia ocidental retrataram o desastre como catastrófico, mas as autoridades soviéticas não discutiram detalhes, o que deixou as pessoas com medo e incerteza.

Nos dias que se seguiram ao derretimento, as equipes apressadamente envolveram o reator em uma estrutura de concreto chamada sarcófago, destinada a limitar a liberação adicional de material radioativo. Em novembro de 2016, os trabalhadores cobriram o sarcófago com uma gigantesca concha de aço medindo aproximadamente 257 metros de lado a lado, 108 metros de altura e 150 metros de comprimento, grande o suficiente para cercar a Estátua da Liberdade. A estrutura é projetada para conter a radioatividade do reator por 100 anos.

Ao longo de 1986, as autoridades evacuaram cerca de 115 mil pessoas das áreas mais contaminadas, e outras 220 mil pessoas foram transferidas depois, de acordo com o Comitê Científico da ONU sobre os Efeitos da Radiação Atômica. O governo soviético também cortou cerca de um quilômetro quadrado de floresta de pinheiros que havia sido contaminada e enterrou a madeira.

Mas as árvores voltaram. Pripyat é agora uma floresta de 30 anos de idade, com árvores tomando praças, calçadas, estradas e até mesmo o interior de edifícios, diz Moon. E essa floresta está cheia de vida animal. Alces, veados, ursos pardos, linces eurasianos e lobos ultrapassaram a zona de exclusão; sem seres humanos caçando-os ou arruinando seu habitat, eles prosperaram apesar dos altos níveis de radiação. Os cavalos de Przewalski, uma subespécie rara e ameaçada de extinção, foram introduzidos na zona de exclusão em 1998, e seu número está aumentando, segundo o biólogo James Beasley, da Universidade da Geórgia, que estuda a vida selvagem de Chernobyl.

habitantes na zona de exclusão
Esquerda , nos anos que se seguiram, alguns residentes – chamados samosely , ou “auto-colonizadores” – voltaram para suas casas. Outros nunca foram embora, como Yelena Muzychenko, que viveu em sua pequena aldeia bielorrussa sem eletricidade ou água corrente por 18 anos, quando fotografada em 2004. No centro, vida selvagem, incluindo raposas, lobos, linces da Eurásia, e os cavalos de Przewalski ameaçados, encontraram refúgio nas florestas radioativas da zona de exclusão. Direita, para o espanto de muitos moradores, as ruínas de Chernobyl também atraíram turistas. (Fonte: AP Photo / Sergei Grits; Usuário do Flickr Vic Harkness; AP Photo / Efrem Lukatsky)

“Há muitas evidências de que muitas dessas espécies estão aumentando em abundância depois que os humanos abandonaram a paisagem. Começou a retomar vida selvagem”, diz Beasley.

Essa abundância de flora e fauna desmente a verdade de que Chernobyl é insegura. Os animais estão lá porque os humanos não estão, de acordo com Beasley; os seres humanos têm um impacto negativo maior do que a radiação. Em trabalhos ainda não publicados, sua equipe de pesquisa descobriu que os lobos estão concentrados perto do centro da zona de exclusão, na área mais altamente contaminada.

“Sabemos que esses animais estão acumulando níveis muito altos de radiação, mas a radiação não é uniforme em toda a paisagem. Com o nosso trabalho com o lobo, estamos tentando descobrir como isso é variável ”, diz ele. “Os lobos são fortemente caçados fora da zona, então estão concentrando suas atividades dentro da zona – onde há menos influência humana, mas mais radiação.”

A zona de exclusão exala uma sensação pós-apocalíptica, segundo os visitantes. Ela serve como uma versão da Guerra Fria de Pompéia, uma cápsula do tempo de outra época.

Beasley visita uma vez por ano e atravessa florestas na fronteira da Bielorrússia. Bosques exuberantes dão lugar ao rio Pripyat, que é em grande parte não gerenciado por humanos; faltando barragens, diques e canais agrícolas, o rio é livre para serpentear.

“Parece que é como um rio deve parecer antes que a agricultura os endireite; é trançado, muito sinuoso. Tem muitas curvas, e nas curvas você vê todos os tipos de aves aquáticas diferentes, e pássaros e águias voando por aí”, diz Beasley.

Ao longo das estradas, muitas das quais são lentas devido a ondulações e buracos, Beasley percebe as casas. Grande parte da zona de exclusão além de Pripyat contém pequenas cidades agrícolas, que foram abandonadas nos dias e semanas após o acidente.

“Essas casas estão desmoronando. Ainda há pertences lá. Às vezes há fotos. Você tem esse sentimento realmente estranho; há um lembrete constante de que as vidas das pessoas foram afetadas por esse acidente”, diz ele.

A maioria dos turistas não visita essas áreas, mas há algumas exceções. Durante a viagem de Moon, o grupo visitou um morador, Ivan Ivanovich, que trabalhara como guarda de segurança na usina. Ele e sua esposa, que faleceu alguns meses antes da visita, foram uma das cerca de 100 famílias que retornaram ilegalmente à zona de exclusão após o desastre. Após a queda da União Soviética, Ivanovich recebeu permissão oficial para ficar em sua casa. Ele cultiva frutas e verduras em seu jardim, recebe uma pensão do governo e compra provisões de uma loja móvel que ocasionalmente visita. Ele está acostumado a impressionar turistas ocidentais.

“Normalmente, quando você recebe visitas, oferece-lhes algo para comer ou beber, mas percebo que ele não o fez. Ele sabia que diríamos: ‘Não, muito obrigado’”, disse Moon. “Ele disse que seus netos nunca visitaram porque seus pais não os deixaram entrar.”

A maioria dos passeios fica perto de Pripyat, onde os visitantes podem experimentar uma apresentação curada da história soviética tardia. A maioria dos edifícios já foi saqueada há muito tempo, mas, na turnê de Moon, alguns quartos do hospital foram montados para representar uma cena recentemente evacuada, com equipamentos colocados em uma sala de operações. O guia turístico de Moon usava um dosímetro de radioatividade, que ocasionalmente soava seu alarme quando o grupo se aproximava de certas áreas.

“Eu achava que a ideia era ficar longe desses pontos quentes, mas nosso guia continuava voltando à elas. Ele estava acostumado com o turismo de desastre”, lembra Moon.

Algumas empresas privadas oferecem passeios em Chernobyl, trazendo visitantes que lembram do desastre, estão estudando ou apenas tendo experimentado Chernobyl em videogames e filmes. Dylan Harris, dono de uma empresa de turismo chamada Lupin Travel, levou centenas de clientes para Chernobyl desde 2008. Ele visitou pela primeira vez em 2006 e fundou sua empresa depois de perceber que outras pessoas também gostariam de vê-lo.

“É uma experiência muito comovente. Eu já visitei várias vezes, mas acho que a única coisa que se destacou em minha primeira visita foi o silêncio completamente natural em um ambiente urbano tão grande”, diz ele. “Pripyat era uma cidade que abrigava dezenas de milhares de pessoas e, ao vê-la abandonado em decadência, faz com que seja impactante, a escala do acidente e o efeito que ele teve na vida das pessoas.”

Ele diz que os ucranianos têm sentimentos mistos sobre os turistas que visitam a área; principalmente, eles não entendem por que alguém iria querer vir. O pequeno número de opositores ao turismo diminuiu, desde que a guerra civil do país começou em 2014. “Eu acho que Chernobyl tem sido um benefício real para o turismo em geral para a Ucrânia, e isso se tornou mais evidente para as pessoas nos últimos anos desde que a economia está lutando com o conflito em curso”, diz Harris.

De fato, alguns ucranianos estão dispostos a ganhar dinheiro com a experiência de Chernobyl. Eu pedi a Chornobyl Tour, outra empresa que organiza passeios nas instalações, sobre seus clientes e práticas. Mas a empresa solicitou uma taxa de US$ 60 para uma entrevista. Disseram-me que isso seria descontado pelo equivalente a cerca de 20 dólares porque eu era jornalista, mas se a gerência da Chornobyl Tour não gostasse do que eu publiquei, teria que reembolsar o desconto. Eu me perguntava como os operadores turísticos gostariam que o lugar fosse retratado.

parque abandonado
Um parque de diversões abandonado (à esquerda) e o dilapidado Palácio da Cultura Energética (centro) em Pripyat, Ucrânia, perto do local da Usina Nuclear de Chernobyl. Pripyat foi o lar de cerca de 50.000 habitantes antes de uma explosão em abril de 1986 forçar a evacuação da cidade e a realocação de todas as pessoas dentro de um raio de 30 quilômetros da usina. No geral, quase 335.000 foram deslocados. À direita, um turista visita um prédio abandonado na zona de exclusão de Chernobyl, em 2011. (Fonte: Usuário do Flickr Clay Gilliland; Usuário do Flickr thepurpleblob; Neilberrett usuário do Flickr)

Segundo os visitantes, seria difícil retratá-lo como algo positivo. Os prédios em Pripyat estão desmoronando e, quando os visitantes passam por eles, ouvem o som de água escorrendo por toda parte, disse Amanda Thomson, residente do Reino Unido que visitou o local em outubro de 2014.

“Você evita poças e gotejamentos pelo medo de estarem infiltradas em estruturas radioativas. Os pisos são esponjosos e as árvores se esgueiram pelas janelas decadentes”, escreveu em um e-mail. “A desolação é difícil de explicar. O que a radiação pode fazer e por quanto tempo é impressionante ”.

Thomson diz que muitas vezes ela é perguntada por que ela queria fazer uma visita a Chernobyl, e ela tem dificuldade em explicar isso para seus amigos.

“Por mais sombrio que pareça, acho que me senti atraída pela aparência pós-apocalíptica do lugar. Um lugar destruído por algo que todos nos dizem que deveria ser incrível, porque a energia nuclear é incrível, certo? Ela diz que recomendaria a turnê para todos, mas ela mesmo não voltaria.

“Começou como uma aventura por meio de um lugar inóspito nuclear, a única chance de eu ver um mundo pós-apocalíptico, mas depois do primeiro dia de turnê eu estava exausta”, lembrou ela. Naquela noite, o grupo de turnê assistiu a vídeos e documentários curtos sobre a explosão e os robôs encarregados da limpeza.

“Vimos os restos de parques e playgrounds, igrejas e escolas, apartamentos literalmente abandonados. Eu estava na ponte onde os homens tinham visto as “luzes” irromperem do reator com fascinação, sem saber que eles estariam mortos em dias. Realmente mudou de uma turnê ‘legal, muitas pessoas não fazem isso’ para uma experiência muito séria que mudou minha opinião sobre energia nuclear.”

William Sumner, um oficial de operações nucleares do Exército dos EUA que trabalha na não-proliferação, também chamou a experiência de “sóbria”. Ele visitou em fevereiro de 2017.

“Ler sobre isso é uma coisa, mas andar entre as ruínas e tentar compreender que as pessoas de lá estavam sendo fortemente irradiadas enquanto assistiam ao evento é outra. Sendo que absorver toda a radiação não resulta em visões/sons/cheiros associados a outros desastres, seria difícil para os residentes entenderem o que estava acontecendo com eles”, escreveu em um e-mail.

Como Thomson, Sumner disse que recomendaria a viagem a outros, mas por diferentes razões: ele acha que uma visita pode ajudar as pessoas a entender o que deu errado e como poderia ter sido evitado.

Outra antiga instalação nuclear, esta nos Estados Unidos, oferece lições muito diferentes. O Refúgio Nacional de Vida Selvagem do Colorado oferece um vislumbre de como a era nuclear moldou a mentalidade americana e é, em muitos aspectos, parte da evolução das outras noções fundamentais do país – o destino manifesto, o assentamento da terra e o uso da terra.

O refúgio de 5.327 acres, que fica a 1820 metros de altitude a 16 quilômetros de Boulder e a 25 quilômetros de Denver, é uma pradaria cheia de alces, camundongos, veados e coiotes, assim como foi por milênios. Mas, de 1952 a 1994, era uma unidade de manufatura, processamento e armazenamento de plutônio para armas, com um registro de segurança nebuloso. Após uma inspeção da EPA e do FBI em 6 de junho de 1989, a operadora da fábrica, Rockwell International, se declarou culpada de 10 violações criminais da Lei da Água Limpa. O FBI disse ter provas de que a Rockwell despejou lixo tóxico em água potável e secretamente incinerou lixo radioativo, segundo a cobertura do processo legal no New York Times . Rockwell pagou US$ 18,5 milhões em multas.

Durante os anos 1950 e 1960, o escoamento contaminado fluía por riachos locais para o Lago Standley, um reservatório que fornecia água potável para as comunidades de Westminster, Thornton e Northglenn, e metrô de Denver. O Lago Standley está agora protegido por um reservatório a montante, mas os sedimentos do lago ainda mostram vestígios de plutônio e amerício. (As autoridades de saúde do estado dizem que as quantidades são tão pequenas que não representam risco para a saúde pública).

Enquanto a unidade estava ativa, acidentes ocasionais também expeliam partículas radioativas no ar. Um incêndio em um prédio de produção em 12 de maio de 1969 lançou uma “pequena quantidade de plutônio radioativo”, segundo um relatório do Rocky Mountain News .

pastagens e plutônio
À esquerda, as pastagens da Reserva Natural Nacional de Rocky Flats do Colorado foram fotografadas após a limpeza, em 2007. Espera-se que o refúgio seja aberto ao público em 2018, para o entusiasmo de alguns moradores locais e a consternação de outros. De 1952 a 1994, o parque era o local de uma usina de armas nucleares, cujos resíduos contaminavam a terra e as comunidades vizinhas. À direita, um trabalhador da Rocky Flats segura um “botão” de plutônio, a matéria-prima para os “gatilhos” nucleares feitos na fábrica, em 1973. (Fonte: Departamento de Energia dos EUA; Biblioteca do Congresso)

A limpeza começou em 1996 e incluiu a demolição de mais de 800 estruturas, a remoção de 21 toneladas de material para armas e o tratamento de mais de 60 milhões de litros de água. O local foi formalmente fechado em 2006, e o Serviço de Pesca e Vida Selvagem dos EUA adquiriu-o do Departamento de Energia em 2007. A agência planeja construir um centro de visitantes, estacionamentos, 32 quilômetros de trilhas e placas explicativas; deve abrir ao público em 2018.

Seria um local agradável. A área metropolitana de Denver-Boulder experimentou um crescimento populacional explosivo na última década. Os visitantes dos parques estaduais e nacionais da região encontram engarrafamentos e acampamentos e trilhas lotados. Uma pradaria aparentemente pura e cheia de animais, a poucos quilômetros da cidade, atrairia muitos turistas.

Nem todo mundo está entusiasmado com o parque. Como em Hanford, as pessoas que viviam nas comunidades próximas a Rocky Flats sofreram câncer de tireoide e doenças semelhantes, que atribuem aos materiais radioativos da unidade. Sua saúde não se beneficiou de anos de casos judiciais e litígios prolongados, diz Tiffany Hansen, co-fundador de um grupo de defesa chamado Rocky Flats Downwinders. Ela cresceu a 5 quilômetros em uma urbanização chamada Quaker Acres e começou a pesquisar sua história quando ela foi diagnosticada com tumores ovarianos benignos em 2015. Ela acredita que as autoridades estaduais e federais precisam de mais dados sobre os efeitos das águas subterrâneas e da exposição à radiação atmosférica antes de abrir a reserva para visitantes, incluindo crianças.

“Supor que, como a unidade não está mais ativa, a unidade agora é um lugar onde podemos nos divertir, trazer nossos filhos, fazer caminhadas – não consigo pensar em nada mais perturbador”, diz Hansen. “Por que é necessário usarmos esses lugares para provar uma ideia? Por que colocar o público em risco, a menos que estejamos tentando dizer que tudo está bem e que é percebido como seguro? ”

Transformar Rocky Flats em um parque pode ser uma tentativa de oferecer um futuro melhor – embora aquele que enterre seu passado. Enquanto a terra está sendo restaurada, parece que os humanos nunca fizeram nada. Onde a apresentação curada de Hanford celebra a tecnologia nuclear e a experiência mais anárquica de Chernobyl aclama o poder restaurativo da natureza diante da loucura humana, o Rocky Flats pode ser capaz de alcançar ambos. Em vez de purificar a história da unidade pela grama límpida, os visitantes devem experimentar ambos os aspectos ao mesmo tempo.

Coreia do norte
Uma imagem estática da televisão estatal norte-coreana mostra o líder do país, Kim Jong Un, com um lançador de mísseis, em maio de 2017. As tensões entre a Coréia do Norte e os Estados Unidos levaram o mundo a uma crise nuclear inigualável desde o auge da Guerra Fria. (Fonte: KRT via vídeo AP)

Sem um cálculo completo dos efeitos da era atômica sobre a terra e sobre as pessoas, o objetivo do turismo nuclear poderia ficar sem sentido. Pior ainda, desperdiça sua própria potência eminentemente grande. Esse esquecimento é especialmente verdadeiro para pessoas que atingiram a maioridade depois que a Guerra Fria se esgotou, em seguida à queda do Muro de Berlim, e depois que as crianças da escola pararam de praticar simulações de ataques aéreos escondendo-se sob suas mesas. Em 2017, as armas nucleares eram modernas; a era atômica era retrô, em tons de sépia e normalizada, como diz Linda Richards. Instantâneos em frente a barras de combustível e selfies bobas nas estações de controle demonstram que os turistas interpretam as armas nucleares de maneiras incompreensíveis para a geração da Guerra Fria.

Mas, no outono de 2017, o mundo pode estar à beira de uma catástrofe nuclear, momento em que a melhor comparação histórica pode ser a crise dos mísseis cubanos de 1962. A Coréia do Norte continua a agitar seu sabre nuclear detonando bombas subterrâneas cada vez mais poderosas e lançando foguetes. Nos Estados Unidos, o presidente Donald Trump responde à mísseis balísticos com mensagens de 140 caracteres. Millennials e Geração Z podem ter uma apreciação infeliz da perspectiva dos mais velhos.

Num futuro próximo, as relíquias da era nuclear receberão novo significado pelos turistas que as visitam? Afinal, eles não são meros locais de férias, mas mensagens gritantes do passado. O turismo nuclear apresenta uma oportunidade única. As pessoas podem vir a Hanford, Chernobyl e Rocky Flats por uma série de razões: para atiçar uma sensação nostálgica, para experimentar uma visão pós-apocalíptica, ou mesmo para cultivar e aclamar a natureza. Elas podem sair com mais. Em cada lugar, a apresentação da história tem o poder de transmutar nossa própria experiência.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original Greetings from Isotopia com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas e Natanna Antunes.

Original (English) content from Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/). Content translated with permission, but portuguese text not reviewed by the original author. Please do not distribute beyond this site without permission. [[Conteúdo original (inglês) do Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/) . Conteúdo traduzido com permissão, mas o texto em português não foi revisado pelo autor do original. Por favor, não distribua o conteúdo sem permissão.]]

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grupo de pessoas assistindo uma explosão nuclear
Observadores são iluminados por uma detonação atômica no Atol Enewetak durante a Operação Greenhouse em 1951. (Fonte: Corbis)

A Guerra Fria esvaeceu há muito tempo, assim como nossos medos de aniquilação nuclear global. Mas muitas armas nucleares permanecem. Daniel Gross analisa o que acontece quando algumas armas não podem ser aposentadas.

Em agosto de 1950, um comboio de aviões decolou de uma base militar da Califórnia, dois deles transportando os componentes de uma bomba nuclear. Um B-29 transportou o invólucro altamente explosivo da bomba; o outro carregava seu núcleo de urânio enriquecido. Juntos, esses componentes fariam uma bomba mais poderosa do que a que devastou Nagasaki em 1945. A bomba atravessou o Pacífico para um possível uso contra o exército comunista que invadiu a Coréia do Sul.

Comandando o transporte estava o general-de-brigada Robert F. Travis, que havia liderado dezenas de bombardeios audaciosos contra alvos alemães durante a Segunda Guerra Mundial. Travis levava uma vida mais tranquila agora que a guerra terminara. Ele estava bem adaptado a uma tarefa que, aparentemente, parecia corriqueira. Esperava-se que Travis transportasse com segurança a carcaça da bomba alguns milhares de quilômetros, certificando-se de que o pouso fosse tão suave e normal que mantivesse sua carga segura.

No momento em que o B-29 de Travis percorria a pista da Base Aérea do Exército de Fairfield-Suisun, era tarde no dia 5 de agosto, uma noite nublada e fresca no centro da Califórnia. Uma moradora da base se lembra de ter se sentado para jantar com o marido. Ela ouviu os motores zunindo no céu; um avião parecia estar perdendo altitude. Seu marido sentiu que algo não estava certo, e ele jogou-se no chão, puxando sua esposa para baixo com ele.

Durante a decolagem, uma das quatro hélices do avião estava com defeito. Uma vez no ar, o trem de pouso do avião não se retraía, e uma segunda hélice estava funcionando em uma potência parcial. Com o avião carregado de explosivos, um motor avariado, outro com problemas e as rodas presas, o terror deve ter tomado conta do cockpit.

A vida secreta do arsenal
Em 1950, as ameaças mais terríveis impostas pelas armas nucleares estavam começando a ficar claras. Um ano antes, a União Soviética detonou sua primeira bomba nuclear. Foi no início da Guerra Fria, e a superpotência estava embarcando em um impasse de décadas com os Estados Unidos – a era dos abrigos contra ataque nuclear e exercícios de abaixar e proteger-se. No final da década de 1960, os dois países teriam dezenas de milhares de armas nucleares, mais do que o suficiente para aniquilar a raça humana.

Outras ameaças eram menos evidentes para o público, no entanto, e o governo teve o cuidado de mantê-las assim. Na Base Aérea do Exército de Fairfield-Suisun, os moradores nunca foram informados de que os componentes de uma bomba nuclear estavam sendo retirados de seu quintal. Em outros lugares nos Estados Unidos, imensos laboratórios refinaram as tecnologias de armas nucleares longe dos olhos do público, enquanto os testes nucleares deixavam escapar resíduos pela atmosfera. O transporte de materiais radioativos para locais em todo o país – de minas de urânio a laboratórios e bases militares – significava que o programa nuclear dos EUA era um risco para quase todos. Um ato de sabotagem, um defeito no laboratório ou um acidente de avião poderiam ter ameaçado milhares de americanos sem que a União Soviética levantasse um dedo.

Seria fácil supor que quando a União Soviética se desfez há 25 anos, a maioria desses perigos sumisse. Alguns certamente desapareceram: não precisamos nos preocupar com esquemas militares como a “Operação Chrome Dome”, que na década de 1960 mantinha bombardeiros carregando armas nucleares nos Estados Unidos, prontos para retaliações instantâneas.

Mas os desafios de manter, transportar e salvaguardar as armas nucleares permanecem – e, de certa forma, essas tarefas só se tornaram mais difíceis. O arsenal nuclear americano está envelhecendo e os acordos internacionais impedem a construção de qualquer arma substituta. Como resultado, o estoque americano inclui milhares de armas antigas que não foram projetadas para durar, mas não podem ser legalmente detonadas para garantir que ainda funcionem.

A era da experimentação
Em agosto de 1950, o piloto do B-29 tentou guiar o avião de volta à pista, mas era quase impossível dirigir o avião. Reconhecendo a gravidade da situação, ele tentou pousar o avião o mais suavemente que pôde. Apenas alguns minutos após a decolagem, a tripulação preparou-se para um pouso forçado.

O avião atingiu o chão com força. Havia um caos no cockpit quando o avião capotou, capotou novamente e depois rasgou em dois. Um punhado de sobreviventes arrastou-se pela janela e, com a ajuda de funcionários de um prédio próximo, tentou arrastar seus companheiros com eles. Mas antes que todos pudessem ser libertados do avião, o deserto ecoou com uma explosão ouvida a 48 quilômetros de distância.

Fazia exatamente cinco anos que os Estados Unidos lançaram uma bomba atômica em Hiroshima, matando dezenas de milhares de civis japoneses. Agora, os potentes explosivos dentro do invólucro de uma bomba nuclear haviam sido destruídos em solo americano. Mais da metade da tripulação do voo morreu naquela noite. Havia apenas um pequeno conforto: pelo menos o acidente envolvera potentes explosivos em vez do núcleo de urânio enriquecido da bomba. Se um avião diferente tivesse caído naquela noite, detritos radioativos poderiam ter sido espalhados pela base, com efeitos muito mais imprevisíveis.

O brigadeiro-general Travis estava entre os mortos. Ele sobreviveu aos ataques da Luftwaffe apenas para morrer em casa. O acidente que o matou destacou novos riscos – tanto para os soldados quanto para o público – criados pelos arsenais nucleares.

Alguns meses após o acidente de avião, outra explosão fez história, em Nevada. Em 27 de janeiro de 1951, uma bomba nuclear foi jogada de um avião em um leito de lago seco no recém designado Local de Testes em Nevada. Foi a primeira bomba nuclear lançada pelo ar detonada nos Estados Unidos. As pessoas relataram ter visto a explosão a 160 quilômetros de distância.

Mais de 80 armas nucleares foram detonadas em Nevada durante os próximos 12 anos. Esses testes salientaram o poder americano, mas também geraram oposição entre uma aliança eclética de ambientalistas, cientistas e países não alinhados. Seus protestos finalmente levaram à proibição dos testes na superfície em 1963. Abaixo do solo, no entanto, quase 1.000 armas nucleares foram detonadas em Nevada. Cientificamente, essas detonações serviram como uma etapa essencial no ciclo que incluiu prototipagem, montagem e refinamento. Testes criaram a ponte entre teoria e prática.

De acordo com Stephen Younger, um ex-designer de armas, os cientistas conseguiram reduzir o tamanho e melhorar a eficiência das armas nucleares apenas porque realizaram muitos testes. “Centenas de testes nucleares foram necessários para refinar o projeto”, ele escreve em seu livro The Bomb . Afinal de contas, os requisitos de projeto de uma bomba nuclear são absurdamente rigorosos: “Ela deve ter uma probabilidade quase perfeita de funcionar quando necessário e uma probabilidade de menos de um milhão de explodir acidentalmente no acidente mais grave”.

A praticidade dos testes foi clara para os líderes militares e políticos no contexto de uma corrida armamentista nuclear global. A abordagem científica básica – um loop de feedback de pesquisa no laboratório e testes em Nevada e em outros lugares – continuou até que a União Soviética entrou em colapso. Foi só então que as coisas mudaram.

registro de uma explosão atômica
A primeira detonação com armas nucleares, codinome Trinity, ocorreu no deserto do Novo México em 16 de julho de 1945. Esta fotografia mostra a explosão 0,025 segundos após a detonação. (Fonte: Departamento de Energia dos EUA)

O fim de uma era
Em setembro de 1992, menos de um ano após a dissolução da União Soviética, os cientistas detonaram uma bomba chamada Divider no local de testes de Nevada. Ela produziu o equivalente a apenas 20 quilotons de TNT – menos de 1% do poder explosivo de muitas bombas da classe megaton. Esse foi o último teste nuclear ocorrido nos Estados Unidos.

Apesar de terem respondido as principais questões de como fazer bombas, muitos cientistas em 1992 ainda sentiam que o teste era essencial. As armas nucleares eram tecnologias militares, mas também tinham usos científicos. Os químicos adquiriram uma nova compreensão do comportamento sutil dos elementos radioativos, e os físicos de partículas descobriram novas áreas de pesquisa que despertaram interesse em colisores em larga escala. Dois elementos, o férmio e o einstênio, foram descobertos graças a explosões nucleares, enquanto as preocupações com a contaminação nuclear estimularam a pesquisa sobre padrões climáticos globais.

Na década de 1980, no entanto, os testes nucleares tenderam a se concentrar em inovações de design menores, como a portabilidade. “Todos os principais segredos sobre armas nucleares foram descobertos há muito, muito tempo”, diz Stephen Schwartz, ex-editor e diretor-executivo do Bulletin of the Atomic Scientists, em uma entrevista recente. “Agora estamos apenas mexendo nas margens.”

Em outubro de 1992, o Congresso aprovou um projeto de lei que estabelecia uma moratória curta sobre armas nucleares. Foi concebido como um prelúdio para um acordo mais amplo, o Tratado Internacional de Proibição Completa de Testes. Agora que a Guerra Fria havia terminado, enormes estoques nucleares pareciam exagerados – talvez menos um dissuasivo do que uma fonte de conflito. Em poucos anos, com líderes russos e americanos negociando reduções de armas e uma proibição total de testes, parecia que o mundo havia chegado a uma nova normalidade. Nenhum dos países construiria ou testaria armas nucleares, e cada um reduziria seus estoques para alguns milhares de armas.

O desafio, claro, era administrar a transição para um mundo com menos armas. A partir de 1989, dezenas de milhares de armas estavam preparadas e prontas em silos de mísseis, bunkers e bases militares. Mesmo que alguns defensores exigissem a destruição de todas as armas nucleares, outros – como Colin Powell, então oficial militar de maior patente dos Estados Unidos – ainda às considerava as “jóias da coroa” do arsenal americano. O arsenal estoque estava em uma encruzilhada. Como disse o historiador nuclear Richard Rhodes, “o complexo de armas nucleares pode se reinventar ou desmoronar”.

As negociações armamentistas da década de 1990 foram um triunfo da diplomacia, mas deixaram grandes questões sem resposta: o que as duas superpotências poderiam fazer com suas antigas armas nucleares? Os arsenais existentes serviriam como um dissuasor contra países não nucleares que adquirissem armas nucleares? E por quanto tempo os estoques permaneceriam seguros e operáveis ​​se os cientistas não tivessem permissão para testar armas antigas ou construir novas armas?

A última pergunta provou ser a mais irritante. Os Estados Unidos gastaram muitos bilhões de dólares tentando respondê-la, mas o país ainda está lutando com seu estoque envelhecido.

O estoque nuclear atual
Pode parecer que manter um arsenal nuclear seria mais fácil do que projetar e testar novas armas. Mas na prática não é esse o caso. As armas mais poderosas do mundo não foram projetadas para a longevidade; em vez disso, elas foram projetadas para serem substituídas por tecnologias mais avançadas no futuro. “Presumimos que nenhuma arma permaneceria no estoque por mais de dez ou vinte anos”, escreveu Younger em The Bomb.

Uma arma nuclear mediana dos EUA tem agora 29 anos. Os cientistas referem-se à sua estratégia de manutenção como “administração de estoques”. No final dos anos 90, essa abordagem foi bastante fácil. “Tantas armas estavam sendo desmanteladas em resposta às negociações de armas entre os EUA e a Rússia que as armas restantes poderiam ser mantidas em partes desmontadas”, escreve Rhodes.

No entanto, os cientistas nucleares já estavam nervosos com a perspectiva de manter as armas perpetuamente. Siegfried Hecker, diretor do Laboratório Nacional de Los Alamos, quando a União Soviética entrou em colapso, disse a Rhodes que ele e seus colegas tinham conversas urgentes sobre como redesenhar o programa de armas nucleares. “Estamos sendo solicitados a assumir a responsabilidade do berço ao túmulo por um mecanismo incrivelmente complexo”, lembrou Hecker. “E à medida que essas armas envelhecem, elas mudam e agora temos que mantê-las sem testes”.

Atualmente, a estratégia dos EUA é gastar generosamente em manutenção, substituindo regularmente componentes de armas que envelhecem mal e monitorando cada classe de armas para resolver problemas emergentes. Apenas menos de 5.000 armas permanecem no arsenal. O estoque ativo é composto exclusivamente, ou quase exclusivamente, de armas termonucleares, também conhecidas como bombas de hidrogênio, a maioria das quais foi projetada nas décadas de 1970 e 1980. Elas custam entre US$ 20 bilhões e US$ 50 bilhões por ano para armazenar, proteger e manter, dependendo de quem está estimando. Isso é pelo menos três vezes o orçamento da National Science Foundation.

avião model b 29
Bombardeiros pesados ​​Boeing B-29 Superfortress, semelhante ao avião que Robert Travis voou. (Fonte: Força aérea dos Estados Unidos)

Uma tarefa crucial é a substituição de qualquer peça que corroa ou degrade, da fiação à carcaças de metal e materiais explosivos. Por exemplo, o poderoso explosivo que detona o núcleo nuclear de uma bomba contém um plastificante, que permite que o explosivo seja moldado para direcionar a energia da bomba. Com o tempo, o plastificante evapora, deixando para trás um resíduo frágil que se parece um pouco com o plástico antigo. Para evitar tais problemas, os cientistas testam componentes individuais na ausência do explosivo “empacotamento físico” de armas nucleares. “Há um processo de renovação em curso para todas as armas atualmente no estoque ativo”, diz Schwartz. “No final do processo, as armas estão funcionalmente novas.”

Mas a manutenção exige mais que a instalação de novas peças. Muitos contratados que uma vez construíram componentes nucleares saíram do mercado. Os cientistas muitas vezes precisam fazer peças de reposição do zero. Da mesma forma, certas ferramentas precisam ser customizadas para desmantelar as bombas com sucesso. Os cientistas nucleares originalmente não projetaram armas para serem desmontadas como móveis da Ikea. Eles projetaram para ter poder de fogo em massa e uma vida útil relativamente curta.

Há uma peça final no quebra-cabeça tecnológico: garantir que cada parte atualizada funcione em conjunto com as outras. Se você trocar quase todos os componentes de uma máquina antiga, como você sabe que vai funcionar? Os cientistas tentaram responder a essa pergunta estudando cada componente mais de perto do que durante a Guerra Fria, usando supercomputadores para desenvolver seus conhecimentos sobre cada processo. Embora os modelos digitais nunca reproduzam completamente os processos físicos, eles podem ser a melhor esperança para prever e lidar com a decadência de armas nucleares antigas.

Apenas um lugar nos Estados Unidos recondiciona e desmantela armas nucleares: a Planta Pantex, perto de Amarillo, no Texas. Mas muitos locais armazenam as armas. Algumas ogivas ainda são mantidas em cima de mísseis de cruzeiro em silos remotos, em um eco das práticas da Guerra Fria. Outras são simplesmente agrupadas atrás das portas blindadas do que parecem ser iglus cobertos de terra. Somente no caso de um grande conflito, essas armas seriam acopladas a um bombardeiro ou míssil.

Dado que existe apenas um local de desmontagem, o número relativamente alto de locais de armazenamento de armas tem uma consequência inquietante: as armas nucleares precisam ser constantemente transportadas pelo país para que aquelas que precisam de inspeções ou manutenção no Pantex possam circular para dentro e para fora do arsenal. . Elas são conduzidas em caminhões de 18 rodas sem marcação e fortemente blindados. Se os componentes de uma bomba nuclear passassem por você na estrada, você provavelmente não perceberia. Seria escoltado por agentes armados, mas o próprio veículo seria simplesmente parecido com um caminhão de carga.

Além de ser o lugar onde as ogivas renascem, Pantex é o local onde os núcleos nucleares vão morrer. É fácil pensar em desarmamento como a destruição permanente de armas nucleares – mas não é como se o material radioativo concentrado pudesse ser jogado fora como lixo doméstico. Milhares de núcleos de plutônio estão em um vasto depósito da Pantex. “Esses estão todos em recipientes especiais”, diz Schwartz. “Eles parecem pequenos tambores de óleo em gaiolas.”

Não podemos ter certeza de que nosso arsenal nuclear é totalmente funcional. “Há preocupações de que, se você começar a mexer demais, você remove a arma do que você sabe que funciona”, diz Schwartz. Mas os cientistas nucleares dos EUA permanecem bastante confiantes de que podem garantir a usabilidade do arsenal. É claro que isso só será verdade se o programa nuclear dos EUA continuar a consumir bilhões de dólares federais a cada ano para continuar funcionando.

O estoque de conhecimento
Manter armas nucleares não é apenas um problema tecnológico. É também um problema de habilidades. A ciência nuclear perdeu a respeitabilidade nas últimas décadas. Os pesquisadores gastam seu tempo tentando garantir que as armas não se quebrem. Eles não estão mais tentando resolver alguns dos maiores problemas em física e química. Talvez, como resultado, o moral desses cientistas tenha diminuído e a idade média tenha subido.

Alguns de seus espaços de trabalho físico também estão em mau estado. Em 2014, o Los Angeles Times informou que a planta Pantex estava infestada de ratos, e um teto de concreto havia desmoronado recentemente em um complexo que produz materiais nucleares no Tennessee. Para aspirantes a cientistas e engenheiros, essas questões refletem o declínio do estudo das armas nucleares como uma das principais disciplinas científicas.

Mark Pierson, que lidera o programa de engenharia nuclear no Instituto Politécnico da Virgínia, vê esse desafio influenciar seus alunos. Nos anos 50, vastas áreas de territórios inexplorados atraíram toda uma geração de físicos, químicos e engenheiros para a engenharia nuclear. Em contraste, os estudantes de Pierson não têm muito interesse em trabalhar com armas nucleares. “Não há muito design novo acontecendo”, diz ele. O trabalho com armas tende a se concentrar na confiabilidade e sustentabilidade – tópicos essenciais que infelizmente não são muito prestigiosos ou que pagam bem.

O próprio Pierson trabalhou com armas nucleares por décadas: ele serviu em submarinos nucleares no final da Guerra Fria. Ele não vê um futuro muito brilhante para o programa de armas nucleares. “Eu acho que com o passar das décadas, haverá menos e menos pessoas interessadas nessa área. Particularmente, quando reduzimos nosso estoque.” Assim, como o estoque continua a envelhecer fisicamente, os Estados Unidos também perderão seu estoque de conhecimento e experiência.

Uma Herança Explosiva
O moral também caiu entre os militares responsáveis ​​pelas armas nucleares do país – talvez um sinal de que os americanos vêem as armas nucleares de maneira muito diferente do que antigamente. Em agosto de 2007, 57 anos após o acidente de avião em Fairfield-Suisun, outro avião decolou carregando uma arma nuclear. Desta vez, não houve nenhum problema com o avião em si, um bombardeiro B-52 que voava da Base Aérea Minot de Dakota do Norte para a Base Aérea de Barksdale, na Louisiana. O problema era o colapso total das regulamentações sobre armas nucleares.

Barksdale é um dos poucos centros de poder nuclear aéreo do país. Vários anos atrás, o antigo designer de armas Stephen Younger visitou a base. “Fomos levados pela fila de aeronaves que, estacionadas de ponta a ponta pelas asas, estendiam-se por mais de um quilômetro, uma exibição estratégica visível pelos satélites espiões russos”, escreve ele. Há aviões regularmente carregados com mísseis inertes para executar missões que reproduzem as condições de uma guerra nuclear. “Não se pode imaginar uma demonstração mais vívida de que as armas nucleares ainda fazem parte da equação de defesa”.

O B-52 estava programado para chegar a Minot, pegar 12 mísseis de cruzeiro não-nucleares e transferi-los para Barksdale. Era um procedimento bem simples. Os pilotos deveriam confirmar que tinham os conjuntos certos de mísseis, carregá-los nas asas do avião e confirmar que sua carga estava segura e inerte.

silo do missil peacekeeper
Força Aérea dos EUA testam o lançamento de um míssil balístico intercontinental Peacekeeper, que agora já foi descontinuado. (Fonte: Wikimedia Commons)

Não funcionou assim. Em uma impressionante sequência de erros cometidos pelo pessoal da força aérea, os mísseis errados foram selecionados. Estranhamente, as armas nucleares eram armazenadas no mesmo lugar das armas falsas – e, apesar das regulamentações que exigiam numerosas verificações na carga útil do avião, seis armas nucleares ativas foram fixadas nas asas do avião. Naquele dia, eles voaram milhares de quilômetros pelo país e foram enviados até Barksdale sem a segurança necessária.

Durante 36 horas – antes, durante e depois do voo – ninguém notou. Nem uma única pessoa – nem o piloto, nem os comandantes em terra, nem o presidente dos Estados Unidos – sabia que havia armas nucleares a bordo. Em caso de uma emergência, o bombardeiro estava até autorizado a descartar sua carga (embora a detonação acidental fosse improvável). Se alguém tivesse tentado localizar as armas durante o voo, teriam descoberto que seis mísseis nucleares haviam simplesmente desaparecido do local de armazenamento. Somente depois do pouso a tripulação do comboio de Barksdale percebeu que mísseis nucleares armados estavam presos às asas do avião.

O caso talvez seja uma boa metáfora para o desaparecimento de armas nucleares dos olhos do público. Uma investigação sobre o incidente culpou a falta de moral entre os funcionários e as regulamentações severamente enfraquecidas quando se trata de lidar com armas nucleares desde o fim da Guerra Fria.

Armas nucleares não parecem criar o tipo de medo que elas já causaram. A geração de militares agora entrando no serviço nasceu após o término da Guerra Fria. Talvez seja por isso que se tornou raro ler sobre ogivas em manchetes. Mesmo que programas nucleares como o do Irã atraiam a atenção internacional, tendemos a esquecer as milhares de armas nucleares mantidas pela última superpotência do mundo. Essas armas podem ter perdido sua enorme influência na política global – mas certamente não perderam seus imensos perigos.

Seria preciso um esforço monumental para criar um mundo sem armas nucleares. Mesmo se decidirmos desmantelar todas as armas na Terra, algumas provavelmente não seriam contabilizadas – e o material nuclear concentrado ainda poderia ser usado para construir ogivas novamente. As armas nucleares tornaram-se parte da herança humana.

No entanto, isso não perdoa nossa falha em escolher uma estratégia coerente para o futuro. Neste momento nos sentamos no meio termo entre o desarmamento gradual e a preservação permanente de nossas armas nucleares. Os custos da manutenção de armas nucleares estão aumentando, e os benefícios de um estoque nuclear parecem estar encolhendo. Nós, como cidadãos, cientistas e formuladores de políticas, precisamos fazer uma escolha. Vinte e cinco anos após o fim do jogo de xadrez global que foi a Guerra Fria, é hora de acabar com o impasse.

Texto escrito por Daniel A. Gross.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do original ‘An Aging Army’ com autorização oficial dos detentores dos direitos. Revisado por: Kelly Vargas.

Original (English) content from Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/). Content translated with permission, but portuguese text not reviewed by the original author. Please do not distribute beyond this site without permission. [[Conteúdo original (inglês) do Science History Institute (https://www.sciencehistory.org/) . Conteúdo traduzido com permissão, mas o texto em português não foi revisado pelo autor do original. Por favor, não distribua o conteúdo sem permissão.]]

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uma história do elemento alumínio - por Sailko na wikipedia (creative commons)
Lockheed Lounge por Marc Newson

Agora onipresente e vital para a vida moderna, o alumínio foi uma vez mais caro do que o ouro, preso em seu minério sem um método comercialmente viável para liberá-lo.

Em meados do século XIX, o alumínio era mais valioso que o ouro. Os convidados mais importantes de Napoleão III recebiam talheres de alumínio, enquanto os menos dignos jantavam com mera prata; mulheres elegantes e ricas usavam jóias feitas de alumínio. Hoje, o alumínio é um componente essencial da vida moderna, encontrado em aviões, automóveis, latas de refrigerantes, materiais de construção, equipamentos de cozinha, grades de proteção e inúmeros outros produtos. A diferença entre a escassez e a abundância (e entre a obscuridade e a onipresença) desse metal dependia unicamente da capacidade dos cientistas de encontrar um meio de liberá-lo de seu minério – o terceiro elemento mais comum na crosta terrestre estava peso.

A história mais familiar da primeira extração de alumínio é que o jovem de Ohio Charles Martin Hall desenvolveu o processo de extração eletrolítica de alumínio no galpão de sua família em 1886, patenteou a invenção, ajudou a fundar a empresa que mais tarde se tornaria a Alcoa e morreu rico. Uma versão mais complicada revela que Paul Héroult desenvolveu um processo semelhante na França ao mesmo tempo. Na realidade, Héroult e Hall participaram de um programa muito maior de pesquisa com alumínio que começou na década de 1850 e durou até 1903, quando a última grande disputa de patentes foi resolvida. A essa altura, a Alcoa era a líder mundial indiscutível na produção de alumínio, e o próprio Hall era multimilionário. Mas nem Hall nem Héroult operavam em um vácuo – a descoberta quase simultânea de um processo de extração de alumínio baseado em várias décadas de eletroquímica e, na verdade, séculos de conhecimento sobre a natureza dos metais.

História antiga
Embora o metal de alumínio seja uma descoberta recente, seus compostos eram bastante comuns em vários setores ao longo da história. Alum (sulfato de potássio de alumínio, KAl (SO4)2), era mais conhecido como fixador de corante (ou mordente) desenvolvido pela primeira vez no Egito há mais de 5 mil anos, e argilas contendo silicatos de alumínio parecem ter sido favorecidas por ceramistas persas contemporâneos pela sua resistência. O sulfato de alumínio anidro (Al2(SO 4)3) foi usado pelos antigos gregos como um adstringente para estancar feridas – um uso que continua até hoje em lápis anti-hemorrágicos.

A eletrólise, um processo central para a história moderna do alumínio, tem suas raízes no início do século XIX. Em 1800, o italiano Alessandro Volta inventou a pilha, que fornecia a fonte de energia armazenada que os ingleses pioneiros William Nicholson e Anthony Carlisle usavam para quebrar um composto (água) em seus elementos constitutivos através de um processo conhecido como eletrólise. Definindo geralmente, o processo envolve a aplicação de eletrodos ligados a um líquido contendo o composto a ser eletrolisado. O eletrodo negativo na eletrólise, o cátodo, naturalmente atrai íons positivos, que absorvem elétrons; o eletrodo positivo, o ânodo, atrai íons carregados negativamente. Quando a água é submetida à eletrólise, o gás hidrogênio é produzido no cátodo e o oxigênio é liberado no ânodo.

O extraordinário químico da Cornualha, Humphry Davy, também iniciou experimentos em eletrólise em 1800. Ele lutou para isolar metais, colocando uma corrente através de soluções de seus sais alcalinos, o que fez nada mais do que hidrogênio livre. Mas ele encontrou resultados muito melhores quando começou a eletrolisar compostos derretidos, primeiro isolando o potássio da potassa e do sódio do sal de mesa em 1807. No ano seguinte, Davy usou eletrólise para produzir cálcio elementar, estrôncio, bário e magnésio, antes de concluir sua notável seqüência de sucesso com a identificação e nomeação do alumínio. Na verdade, ele não isolou o alumínio; em vez disso, como Norman C. Craig, professor emérito de química do Oberlin College, explica: “Davy havia aprendido o suficiente sobre compostos de outros metais para concluir a partir da composição de compostos de alumínio que eles continham um novo metal, alumínio”. Ele chamou pela primeira vez o metal alumium, embora tenha evoluído para o aluminium[alumínio] na maioria dos países de língua inglesa e para o aluminum nos Estados Unidos. Um dos primeiros grandes gênios da química, Davy foi nomeado cavaleiro e recebeu um baronato em 1812 e se tornou presidente da Royal Society em 1820. (A sociedade concede anualmente uma “Medalha Davy” em sua homenagem desde 1877.) No entanto, suas repetidas tentativas de isolar o metal de alumínio não tiveram sucesso antes de sua morte, em 1829.

A honra de produzir primeiro alumínio elementar foi para Hans Christian Ørsted, professor da Universidade de Copenhague, que em 1825 produziu uma pequena quantidade de metal aquecendo rapidamente o cloreto de alumínio (AlCl3) com amálgama de potássio (uma liga de potássio e mercúrio) e depois destilando o mercúrio. Infelizmente, o processo de Ørsted produziu muito pouco alumínio para executar até mesmo a análise mais básica, e seu experimento foi difícil de reproduzir. O químico alemão Friedrich Wöhler tentou novamente em 1827, um ano antes de ser pioneiro no campo da química orgânica, sintetizando a ureia. Enquanto o seu experimento de alumínio não produziu o pedaço de metal que ele desejava, ele obteve um pó de alumínio impuro depois de substituir o potássio metálico pelo amálgama de potássio de Ørsted. E aí o assunto ficou em suspenso até 1845, quando Wöhler produziu “pó metálico cinza”… [com] pequenos glóbulos brancos-estanhados [de alumínio], alguns tão grandes quanto cabeças de alfinetes, ”aquecendo potássio e cloreto de alumínio juntos em um sistema fechado, excluindo assim a umidade que pertencia ao alumínio em hidróxido de alumínio (Al(OH)3).

Para eletrólise e vice-versa
Em meados da década de 1850, a tecnologia das baterias melhorou em termos de produção e confiabilidade, a ponto de possibilitar a primeira produção eletrolítica de alumínio. Ajudada por esse avanço, e prenunciando a descoberta conjunta e simultânea de Hall e Héroult, 32 anos depois, a primeira eletrólise do alumínio também foi desenvolvida independentemente por duas partes.

O primeiro pesquisador que afirmava produzir alumínio elementar por eletrólise foi o alemão Robert Wilhelm von Bunsen, que coincidentemente ocupara o lugar de Wöhler como professor de química na Escola Superior Politécnica de Kassel, em 1836. Um homem de interesses amplos, Bunsen tornou-se famoso por desenvolver o espectroscópio e pelo uso de hidrato de óxido de ferro como um antídoto para o envenenamento por arsênio. (Curiosamente, ele não inventou o queimador que leva seu nome; esse foi o trabalho de seu assistente, Peter Desaga, que aprimorou um projeto de Michael Faraday.) Em 1841, Bunsen aprimorou o projeto de uma bateria de 1839 por William Robert Grove, que alguns anos depois também produziu a primeira célula a combustível de oxigênio-hidrogênio. Bunsen reduziu o custo da bateria de Grove substituindo o cátodo de platina por um de carbono mais econômico dentro da própria bateria. Com essas baterias ele começou a experimentar eletrólise, produzindo cromo puro, magnésio, manganês, sódio, bário, cálcio e lítio, além de quantidades muito pequenas do que ele acreditava ser alumínio em 1854. Mas ele então passou para outras áreas de interesse, publicando seu importante artigo sobre espectroscopia de emissão em 1860.

A segunda pessoa a reduzir experimentalmente os íons de alumínio ao metal por eletrólise foi o francês Henri Sainte-Claire Deville, nascido em Antilhas, que apresentou suas descobertas sobre a produção eletrolítica à Academia Francesa de Ciências em 1854, uma semana depois que Bunsen publicou seus resultados. Seu trabalho atraiu a atenção de Napoleão III, então intitulado “Imperador dos franceses”, que estava interessado no metal como uma fonte de armadura militar. Com o mandato de Napoleão III, Deville rapidamente percebeu que o custo do zinco para ânodos nas células de Bunsen que ele usava era muito alto para produzir eficientemente alumínio por eletrólise. Em vez disso, ele reduziu o custo retornando a métodos químicos, substituindo o potássio de Wöhler por sódio – isto é, AlCl3 + 3Na → Al + 3NaCl. Através deste processo, ele foi capaz de obter alumínio suficiente para produzir pedaços do tamanho de bolas de gude. Em 1855, ele exibiu um lingote de alumínio comparativamente puro na Feira Mundial de Paris, com grande interesse popular. De forma que o processo Deville foi considerado “bom o suficiente”, a maioria dos cientistas montou experimentos sobre a produção eletrolítica de alumínio.

Deville fez bom uso do dinheiro de Napoleão III nos anos seguintes, fundando uma fábrica de produção de alumínio em Paris em 1856, antes de transferi-la para Nanterre em 1857. Em 1858, ele patenteou um método para tornar mais econômica a extração de alumina (Al2O3) de bauxita mineral. Esses esforços introduziram o alumínio ao mundo, baixando seu preço a um nível que permitia às pessoas comuns comprar jóias de alumínio. (O preço de 1859 por meio quilo de alumínio estava em torno de US$ 17, quase o mesmo que a prata.) Seu livro de 1859, De l’Aluminium, ses Propriétés, sa Fabrication et ses Applications (Sobre o alumínio, suas propriedades, sua produção e suas aplicações), foi o primeiro a descrever o metal completamente, provocando a pesquisa que levaria às famosas descobertas de Hall e Héroult.

O alumínio permaneceu em grande parte uma curiosidade pelos próximos 20 anos, em parte porque o metal produzido pelo processo Deville era notoriamente difícil de se trabalhar. A amostra típica era apenas cerca de 97% pura, com pelo menos 1% de ferro e silício introduzidos por impurezas no aparelho e nos materiais de partida. Com baixa demanda, havia pouca razão econômica para construir usinas de alumínio. A produção mundial em 1869 foi de apenas cerca de 2 toneladas. Quinze anos depois, quando uma ponta de alumínio de 6 quilos foi colocada no Monumento a Washington, a produção mundial aumentou para apenas 3,6 toneladas – em comparação com as 2.834 toneladas de prata produzidas naquele ano. Apenas 112 quillos de alumínio foram produzidos nos Estados Unidos, praticamente todos por um imigrante da Filadélfia chamado William Frishmuth, que estudou com Wöhler na Alemanha. A maior parte do restante veio da França, Alemanha e Inglaterra.

Um grande obstáculo para alcançar uma produção de alumínio de custo mais baixo foi a falta de uma boa fonte de energia. Mesmo que alguém desenvolvesse uma reação eletroquímica vantajosa, ela precisava ser suficientemente forte, sustentável e econômica. O crescimento de dínamos elétricos confiáveis ​​e comerciais no último terço do século XIX significou que a energia elétrica confiável estaria disponível onde quer que a energia mecânica existisse, e voltou a atenção para as possibilidades de um processo eletrolítico econômico para o alumínio. As melhorias demonstradas por Zénobe Gramme em 1871 aumentaram a voltagem do dínamo e tornaram a corrente mais consistente e previsível.

Este foi o mundo em que Charles Hall entrou em seu segundo ano no Oberlin College e o francês Paul Louis-Toussaint Héroult começou a escola preparatória antes de ingressar na faculdade de mineração. Ambos tinham 18 anos em 1881. Embora eles compartilhassem a mesma ideia, os dois não poderiam ter sido mais diferentes.

Charles Martin Hall
Charles Martin Hall nasceu em 6 de dezembro de 1863, em Thompson, Ohio, onde seu pai era um ministro da Congregação. Quando ele tinha nove anos, eles se mudaram 120 quilômetros para Oberlin, Ohio, uma cidade conhecida por sua faculdade, conservatório de música e status como um terminal da Underground Railroad. Sua mãe e seu pai se formaram no Oberlin College, e ele e seus seis irmãos também se formaram.

Hall havia tido um interesse precoce em química, passando sua adolescência experimentando minerais e produtos químicos na casa de sua família e, eventualmente, indo para a faculdade para continuar seus estudos. Seu professor de química era Frank Jewett, que, como estudante na Alemanha no início da década de 1870, havia se interessado pelo alumínio a partir de discussões com Friedrich Wöhler. Diz a lenda que Jewett, que foi nomeada professora de química e mineralogia em Oberlin em 1880, passou um pedaço de alumínio pela sala de aula, afirmando que “qualquer pessoa que descubra um processo pelo qual o alumínio possa ser feito em escala comercial irá abençoar humanidade e fazer uma fortuna para si mesmo. ” Hall, que já tinha interesse em alumínio antes de entrar na faculdade, supostamente disse a um colega de classe: “Eu vou conseguir esse metal”.

Hall cumpriu essa promessa logo depois de se formar, trabalhando parcialmente no laboratório da faculdade de Jewett e em parte no barracão de sua família. Como muitos cientistas do século XIX, ele fabricou grande parte de seu próprio equipamento e sintetizou alguns de seus próprios produtos químicos. Quando suas primeiras tentativas de criar um processo químico melhorado para extrair alumínio falharam, Hall precisou usar numerosas baterias de Bunsen com cátodos de carbono para efetuar a eletrólise. Mas primeiro ele teve que encontrar materiais de partida apropriados.

Para uma fonte de alumínio, ele precipitou alumina misturando a produtos de uso doméstico comum como alúmen com carbonato de sódio (carbonato de sódio, Na2CO3) e secando os resultados filtrados. Encontrar um solvente que liquefaria a mistura e a tornasse mais receptiva à eletrólise revelou-se um pouco mais difícil. Hall tentou usar flúor (fluoreto de cálcio), fluoreto de potássio, fluoreto de sódio, fluoreto de magnésio e fluoreto de alumínio, tudo sem sucesso. Então, em 9 de fevereiro de 1886, Hall descobriu que criolita (hexafluoroaluminato de sódio, Na3AlF6), uma vez aquecida além de seu ponto de fusão de 1.000ºC com seu forno a gasolina, dissolvia alumina como açúcar no café.

A partir daí, os experimentos foram efetuados em um ritmo rápido como um relâmpago. Uma semana após as primeiras tentativas eletrolíticas de Hall falharem (provavelmente devido à contaminação por silicatos no cadinho de argila), ele produziu suas primeiras peças de alumínio metálico em 23 de fevereiro de 1886 e pediu patente em 9 de julho, usando a seguinte reação:

2Al2O3 + 3C → 4Al + 3CO2
Onde no cátodo temos: Al3+ (derretido) + 3e- → Al (l)
E no ânodo: 2O2- (derretido) + C (s) → CO2 (g) + 4e-

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Paul Héroult
O homólogo francês de Hall, Paul Louis-Toussaint Héroult, nasceu em 10 de abril de 1863 na pequena cidade de Thury-Harcourt, na Normandia. De fato, os dois eram um contraste perfeito. Considerando que Hall era filho de pais eruditos, com formação universitária, o pai de Héroult cuidava de um curtume e já fora trabalhador de uma fábrica de alumínio de processo Deville; enquanto Hall era conhecido como uma criança calma, obediente e estudiosa, Héroult foi enviado para uma série de internatos, possivelmente em parte para domar sua rebeldia. Ele leu o famoso livro de Deville sobre o alumínio na Academia Sainte-Barbe em Gentilly (perto de Paris) e ficou obcecado com o assunto.

Em 1882, Héroult entrou na École des Mines em Paris. Mas lá ele aparentemente negligenciou seus outros estudos enquanto perseguia seus sonhos de alumínio, pois estava falhando em seus cursos e foi convidado a sair depois de apenas alguns meses. (O próprio Héroult mais tarde afirmou que foi expulso porque jogou uma esponja molhada que atingiu o reitor). Assim, enquanto Hall continuava seus estudos com o professor Jewett, Héroult se viu no exército até sua honrosa alta em 1884.

O pai de Héroult morreu repentinamente em 1885, deixando Paul, de 22 anos, de posse do curtume da família, incluindo seu motor a vapor. Paul aproveitou a oportunidade para continuar seus experimentos com o alumínio e persuadiu alguns amigos da École des Mines a se juntarem a ele. Mas primeiro ele convenceu sua mãe a lhe dar 50 mil francos por um dínamo de 400 ampères e 30 volts – não era pouco na época, sendo que um quilo de carne custava 2 francos e o vinho tinto custava meio franco por litro. Como Hall, ele finalmente decidiu fundir a criolita como solvente e fez sua primeira extração em uma data não registrada. Mas duas datas são certas: Héroult precedeu Hall na apresentação de sua patente em 23 de abril de 1886 na França e em 22 de maio de 1886 nos Estados Unidos.

Compartilhando uma conquista
Felizmente, os dois inovadores conseguiram chegar a um entendimento amigável; Héroult detinha a patente anterior, mas sendo que Hall havia demonstrado seu processo em fevereiro de 1886 em Oberlin, o trabalho de Hall prevalecia. Hoje sua invenção é conhecida como o processo Hall-Héroult, e eles foram amigáveis ​​o suficiente para Héroult fazer um discurso caloroso sobre as contribuições de Hall na cerimônia em que este recebeu sua Medalha Perkin em 1911.

No final, foi o espírito empreendedor de Charles Hall, juntamente com a persistência e algumas pitadas de sorte, que fizeram dele o grande vencedor no jogo de alumínio. Suas primeiras tentativas malsucedidas de comercializar seu processo incluíram uma atividade na planta de Lockport, Nova York, da Cowles Electric Smelting and Aluminum Company, que mais tarde levaria a uma controversa disputa de patentes. Eventualmente, Hall encontrou um patrocinador no capitão Alfred Epher Hunt (que não tem relação com o fundador da Bethlehem Steel Corporation, Alfred Hunt), que com co-investimento forneceu US$ 20 mil para construir uma fábrica piloto em Pittsburgh. Essa parceria levaria à formação da Pittsburgh Reduction Company, que em 1907 tornou-se a Aluminium Company of America e, sob o nome atual de Alcoa, é a maior produtora mundial de alumínio.

A vida de Héroult após a descoberta continuou a contrastar com a de Hall. Enquanto Hall dedicou-se decididamente à indústria do alumínio, a Héroult interessou-se mais pelas ligas de alumínio e acabou por mudar-se para outras indústrias. Ao contrário de Hall, que permaneceu solteiro e sem filhos até a sua morte, Héroult se casou duas vezes e teve cinco filhos. Enquanto os principais prazeres de Hall fora do laboratório era ler, tocar piano, sua família e a faculdade de Oberlin, Héroult gostava de supervisionar grandes empreitadas de engenharia. As demais patentes da Hall estavam firmemente no campo da produção de alumínio, mas a Héroult desenvolveu várias invenções não relacionadas ao alumínio, como um protótipo de helicóptero e o “hydroslip, uma espécie de barco de corrida, levantado por quatro pás propulsoras”, projetado com o inventor americano Cooper Hewitt Hoje ele é talvez o mais famoso por inventar o forno elétrico a arco, ainda em uso para reciclagem de aço. Hall morreu de leucemia na Flórida; Héroult morreu de febre tifoide e cirrose pouco depois de se mudar para um iate de 30 metros no Mediterrâneo. E assim como eles compartilharam um ano de nascimento e um ano de descoberta, eles se uniram no ano de sua morte – 1914. Héroult viveu apenas oito dias a mais do que Hall.

Legado da Inovação do Alumínio
Na época da inovação de Hall e Héroult, o preço do alumínio havia caído para menos de US$ 6 por libra, graças em parte ao processo eletrolítico aprimorado de Hamilton Castner em 1884 para produzir sódio, necessário para o processo Deville. Mas, a esse preço, o alumínio ainda era muito caro para ser considerado para os usos que agora conhecemos. A empresa que Hall ajudou a fundar fez o preço cair para menos de US$ 1 por libra em 1891, e quando um leve cárter de alumínio para motor permitiu que os irmãos Wright fizessem seu famoso primeiro voo, o metal custava US$ 0,30 por libra.

A história do alumínio destaca como um refinamento científico possibilita outro, o que possibilita outro, continuando em uma cadeia até que uma descoberta como o processo Hall-Héroult se torne inevitável. Bunsen poderia ter usado eletrólise com sucesso para produzir alumínio mais de 40 anos antes; afinal de contas, Hall usava a mesma fonte de energia básica que Bunsen tinha. Mas até o processo químico de Deville provar que o mercado e os dínamos elétricos forneciam um caminho para a comercialização, economicamente falando, a produção de alumínio parecia uma loucura. O fato de que a criolita dissolve a alumina foi realmente descoberta por Deville em 1859, mas outros detalhes sobre, por exemplo, aquecimento de mistura e construção do eletrodo reativo vieram mais tarde.

Pode-se apenas imaginar que pedaço que está faltando na panóplia de tecnologias e materiais do mundo abrirá a próxima bonança – e aqueles que acreditam que não existem tais riquezas precisam apenas olhar para o recente exemplo do titânio para provar o contrário: o metal foi primeiro extraído em 1910, comercializado em 1946, e só difundido através de um processo desenvolvido em 1996. A partir do exemplo do sucesso do alumínio, é importante notar que Hall e Héroult não são gênios solitários, tanto quanto essa imagem é popular. Em vez disso, a história do alumínio nos ensina que o sucesso depende dos fracassos e que idéias descartadas anteriormente podem levar a novas descobertas – como o chumbo em ouro.

O autor deseja agradecer a Norman C. Craig por sua assistência com este artigo.

Texto escrito por Tom Geller.

Traduzido por Prof. Dr. Luís Roberto Brudna Holzle ( luisbrudna@gmail.com ) do texto ‘Aluminum: Common Metal, Uncommon Past’ originalmente publicado na revista Distillation Magazine. A tradução foi gentilmente autorizada pelos detentores dos direitos. Texto revisado por: Natanna Antunes.

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