Diziam que esse experimento era impossível, então tentei – Termita Parte 1

Este é o primeiro de uma série de vídeos sobre uma reação química descoberta há mais de 125 anos. Ela libera uma quantidade tremenda de calor. Ohó, não. A GoPro R fazendo metal. Está tão quente. Não é um explosivo, mas pode causar explosões. Isso é loucura, mas os reagentes são tão inertes que podem resistir indefinidamente a um maçarico. Você acha que tudo isso vai explodir na minha cara? Quando diretores de Hollywood queriam algo que lembrasse uma bomba nuclear, escolhiam essa reação. Mas em seu uso mais comum, basicamente inalterado em mais de um século, ele ajudou a mover bilhões de pessoas em todo o mundo. No final dos anos 1800, Carl e seu irmão mais novo, Hans Gold Schmidz, estavam se preparando para entrar no negócio da família. O pai deles possuía uma fábrica de produtos químicos, produzindo corantes para tecidos. Eles estudaram química com Robert Bunsen, conhecido pelo bico de Bansen. Após a morte precoce do pai, Carl assumiu a gestão da empresa, posteriormente acompanhado pelo irmão mais novo. Um dos primeiros grandes objetivos de pesquisa de Hans era encontrar uma maneira de produzir metais puros. Estes eram essenciais para produzir corantes para roupas, toalhas de mesa, papel de parede e muito mais. Naquela época me era difícil achar bons corantes. A maioria era fraca e desbotava mais após o uso. Alguns exigiam a coleta de muitos insetos exóticos. Hoje, consideramos as cores como certas. Mas neste mundo sem graça, as pessoas pagariam caro por tinturas brilhantes e resistentes à descoloração. [Música] Um desses corantes era o verde de Chile, que quimicamente é arsenito de cobre. Como o nome sugere, era tóxico, embora o quão tóxico seja motivo de debate. Ainda assim, tornou-se o corante verde dominante no final do século XIX, porque sua cor era insuperável. A cor vermelha dos casacos dos oficiais do exército britânico era feita de coxonilha, um inseto da América Central misturado com estanho. A adição de estanho tornava a cor mais escura e intensa, então a demanda por metais puros era forte. Eles tinham experiência em purificar metais, dissolvendo-os em soluções ou em ácidos e todo tipo de coisas. A solução de cianeto que entra continua dissolvendo as partículas de ouro deixadas na areia. após a amalgamação e a liquefaz e então trabalhar com os sais, purificar os sais e depois reduzir os sais ao seu estado metálico. E cada passo que você daria causaria novamente problemas, certo? Reduzindo em um forno, você tem que lidar com todos os gases de escape e a contaminação através do carbono. Os metais são muito difíceis de separar entre si. Eles formam um cristal misto, correto? Uma liga. Como uma liga, certo? Eles todos se tornam, em certo sentido, uma substância que tem um ponto de fusão. E é por isso que você tem que tomar algumas medidas para separá-los. Hans teve uma ideia inovadora. Ele reagiria a um óxido metálico como óxido de cromo com metal de alumínio. E sua esperança era que o oxigênio trocasse de parceiros, formando óxido de alumínio e cromo puro. Esse tipo de reação é agora conhecido como uma reação aluminotérmica ou termite. Então, vim visitar a Electrothermity na Alemanha, uma empresa que é descendente direta de Goldsmid. Sinto que eles organizaram isso como um tour pela fábrica de chocolate do Willy Wonka, mas na verdade é uma fábrica de termite. Aqui tentaremos replicar a primeira reação bem-sucedida de Hans. Os experimentos do vídeo foram realizados sob supervisão profissional com as devidas precauções de segurança. Originalmente, o primeiro experimento usava cromo, mas estamos usando cobre, que é comparável. Isso é tipo 300 g. 300 g de termite. Despeje isso. Tudo bem. Despejamos isso no cadinho e acendemos. Tudo bem. É isso? Sim. Deixe isso assim mesmo. Uau! É como fogos de artifício. Impressionante. Pode apostar que ele se surpreendeu ao ver isso. [Música] Um punhado de pó de alumínio. E então você consegue isso. Como você pode ver, a reação libera muita energia. A temperatura das reações de termite normalmente excede 2000ºC e pode chegar a até 2500. Isso ocorre porque o alumínio forma ligações muito fortes com oxigênio. Quando essas ligações se formam, elas liberam muita energia, mais do que o necessário para quebrar as ligações de óxido de cobre iniciais. Essa energia derrete todos os produtos da reação e os deixa incandescentes. É difícil expressar o quão brilhantes são. É como olhar diretamente para um sol. Se você ver clipes neste vídeo onde as partes mais claras estão super expostas, é porque é muito difícil julgar o quão brilhante a reação será. E quase sempre é mais brilhante do que você espera. [Música] Aquilo caindo lá embaixo é cobre líquido. Isso é cobre líquido, né? A solução que estava sendo criada. Mas se você obtém essa mistura quente de metal puro e óxido de alumínio, como você separa os dois materiais para isolar o metal puro? Estamos tentando montar um experimento que ninguém nunca viu antes e isso realmente vai nos permitir ver dentro do cadinho. Cortamos o cadinho ao meio e estamos fixando duas peças de vidro termicamente resistente, cada uma com 4 mm de espessura como janela para a reação. As pessoas disseram que seria impossível que você não veria nada ou que o vidro quebraria. Nunca fizemos isso na câmera e realmente vimos dessa maneira e tão claramente e acho que vai ser fascinante começar a analisar e fazer sentido disso. Este vidro foi tratado especialmente para não se estilhaçar de imediato ao entrar em contato com o metal derretido. Uau, isso está quente. Isso está realmente quente. Mas a temperatura de fusão da sílica é em torno de 1700ºC, que é definitivamente menor do que a temperatura da reação. Então o vidro certamente irá derreter. A esperança é que ele derreta lentamente ou bastante para conter a reação. O vidro vai derreter e no final teremos apenas uma camada muito fina do vidro no final. [Música] Então você vai acendê-lo, cabe a você colocar a ignição? Acho que outra pessoa deveria acendê-lo. Acho que outra pessoa deveria acendê-lo. Por quê? Não confio em mim mesmo. Vimos como fui incapaz de acender ontem. É isso? Deixa assim mesmo. Para essa reação, usaremos termite de ferro, uma combinação de óxidos de ferro e metal de alumínio. OK. Está bom. Vamos lá. [Música] [Música] Nossa! Ó, não, a GoPro. [Música] Nossa! Ó não. Ó não. [Música] É o fim da GoPro. [Música] A reação começa no ignitor e se expande em todas as direções. Para mim parece quase como formigas ou mofa ou algo assim. Sua disseminação parece orgânica. Você vê um pulso? Sim. P está vivo. Sim. É isso que parece. Por que que está pulsando? Eu não sei. Tudo bem, nós tentamos entender. Nunca soubemos que isso fazia isso. Fazemos isso há 100 anos e de repente você descobre que toda porção que é acesa faz isso. [Música] Você acha que é gás vazando para cima? E é quase isso que causa o pulsar, como se algum gás aquecesse e depois subisse e então fizesse espaço para o próximo. É o que você parece ver aqui. Sim. Uau, isso está quente. Isso está realmente quente. Para observar mais de perto, pedi que colocassem um pouco de termite sobre um vidro e então eu filmaria por baixo usando uma lente de sonda. Sou pronto. OK, estamos gravando. Está gravando, está gravando, está gravando, está gravando. Lá vai, lá vai, lá vai, lá vai. Uau! Uau! Ha! Sim, a exposição está bastante boa. Ohó, meu Deus! Incrível! Acho que esta é a vez que alguém filmou uma reação de Termite mais de perto. [Música] Você pode ver que a reação ocorre em explosões. reage rápido, mas depois faz uma pausa por um momento antes de avançar novamente. [Música] Posso pegar? Ah, claro. Sim. Pegue, pegue, pegue, pegue, pegue, pegue, pegue, pegue, pegue. Nossa, eu tenho duas ideias sobre por que isso pode estar acontecendo. Primeiro, o termite é uma mistura de grãos, grandes partículas de alumínio e óxido de f. Eles precisam estar na proporção correta para uma reação eficiente. Uma pequena bolsa pode reagir onde a proporção é menos ideal, até que o calor aumente o bastante para desencadear a reação na próxima bolsa. Minha segunda ideia é que entre os grãos existe ar. A reação aquece o ar que se expande, aumentando a pressão entre os grãos e, possivelmente, empurrando parte do material não reagido para longe da frente de reação. Quando o ar escapa, o próximo pedaço pode inflamar. Quando todo o termite reage, as coisas ficam extremamente violentas. Metal derretido é ejetado do topo do cadinho e dentro do líquido está se agitando. Isso pode ocorrer devido a alguns materiais estarem fervendo, transformando-se de líquido em gás. Pode parecer loucura, mas o ponto de ebulição do alumínio é cerca de 2500ºC. O ferro ferve acima de 2800ºC e outros elementos na mistura, como o manganês, fervem a apenas 2000ºC. Uma vez que a fervura para, o líquido se acalma e agora vem a chave para fazer metal puro. A densidade do ferro líquido é mais do que o dobro dado óxido de alumínio líquido. Então o ferro se deposita no fundo enquanto o óxido de alumínio flutua para o topo. [Música] Quando o metal derrete através do fundo do cadinho, o primeiro líquido a sair é o ferro. Somente depois que ele é drenado é que o óxido de alumínio ou escória segue. Pode-se observar a transformação de ferro para óxido de alumínio. O ferro líquido, ele tem uma viscosidade como a água. Então você pode vê-lo saindo ali e espirrando e então a escória começa bem ali. Sim, ele sai suave. Muito legal. Uau! E isso é mais como mel quente. Sim, você pode ver exatamente isso. [Aplausos] Uau! Com certeza te faz sentir como se estivesse lá. E você pode ver as chamas saindo da frente e ainda continua gravando. Olha as bolhas no vidro. Você vê aquelas bolhas e aquela bela cena do ferro sendo derramado. Ou seja, é um trabalho notável para uma câmera em chamas. Vamos colocar um paralelepípedo pavimentador de rua normal aqui dentro. Ele é feito de calcário. Vamos despejar o termite em cima e depois acendê-lo. E então veremos que o paralelepípedo é então essa solução vai subir à superfície. [Música] [Música] É como se estivesse se quebrando em pedaços. [Música] Isso é um bom tanto de lava. Você viu isso? Sim. Pedras comuns como paralelepípedos sobem a superfície, assim como a escória, enquanto o metal mais denso cai para o fundo. E isso é fundamental para produzir metal de alta pureza no cadinho. Então, Hans Goldschmith desenvolveu um processo para fazer metais puros como cromo, cobre e ferro. Isso poderia ser ótimo para a química e a fabricação de corantes, mas Hans suspeitava de aplicações ainda mais amplas. Ele patenteou o processo em 1895 e o escreveu para publicação. Ele escreveu: “O procedimento que tenho aqui é, em seu princípio, tão extraordinariamente simples que dificilmente poderia ter empreendido o tempo para apresentar se não fosse por seus efeitos surpreendentes e extraordinários. O termite era uma solução em busca de problemas. Uma das primeiras aplicações do Termite foi para soldar metais em locais remotos. Onde quer que você precise de uma solda muito muito forte e confiável em uma área remota onde você não tem o luxo de trazer, sabe, toneladas de equipamentos e toneladas de equipamentos de solda, isso é útil para o Termite. Alguns dos primeiros clientes foram empresas de transporte. quando algum eixo quebrava no meio do oceano, naquela época você estaria perdido e agora ter algo como o Termite para pelo menos consertar isso de alguma forma que te levasse para casa era realmente muito útil. era ser capaz de consertar algo ou consertar rachaduras em blocos de motor e ser super móvel com isso, porque como dissemos precisa de dois caras e um balde. Claro que neste caso, o termite de ferro na verdade não produziria ferro puro, mas sim aço. Isso foi feito incluindo carbono e outros elementos de liga no pó de termite. Ferro puro é inútil e muito macio. Ninguém precisa dele. Ele corrói imediatamente, mesmo em ar seco e ninguém vai querer isso, certo? precisa de carbono. Exatamente. Você precisa de ferro com um pouco de carbono. Isso torna um aço. Então, a maioria do termite produzido hoje é termite de aço. Você tem essa siderúrgica que você pode, sabe, mover para onde quiser. Após a Guerra Fria, usávamos Termite, principalmente para destruir canos de armas de tanques. Basicamente, você tem uma porção de termite que você basicamente coloca no cano da arma e então você a acenderia. E então, basicamente, soldaria o cano da arma e o destruiria e ficaria completamente inútil depois disso. Esses são todos os tipos de armas ou coisas que não eram mais úteis que usamos Termite para destruir, porque é muito rápido e é muito seguro e é definitivo. É muito definitivo. Após colocar isso, não há nenhuma maneira de usar essa arma novamente. Uma aplicação moderna do Termite é usar seu calor para destruir informações. Acima da temperatura de Curry, os semans perdem seu magnetismo. Assim, dados salvos em HDs magnéticos submetidos a altas temperaturas ficam irrecuperáveis. Isso parece uma forma muito diferente de termite. Estou acostumado a vê-lo em pó. Antes também era pó e nós o secamos. Posso pegá-lo? Sim. É como um pedaço normal de azulejo. Sim. Coloque no chão. Isso é incrível. Isso é legal. Então, se quisermos garantir que ninguém possa ler as informações neste disco rígido, eu poderia colocar isso em cima. Sim. Aí está. Quando acendemos o cadinho, temos essa alta temperatura por um curto período e aqui isso dura 10 minutos até tudo ser destruído. Então você está controlando a liberação de energia para torná-la mais lenta aqui? Sim, a temperatura é mais baixa, tornando a reação mais lenta. Vou acender este bloco de termite nos quatro cantos e ele vai gerar calor por cerca de 10 minutos. Vamos ver o que que ele faz com este laptop. OK. Vamos acender. Uh, eu gosto disso. Vê como está escorrendo. Uau! É um efeito totalmente diferente. Sim, isso está ficando quente. Está chegando ao laptop agora. Isso é bem legal. Tipo, você precisa ver a gosma derretida saindo debaixo desse laptop. Isso é incrível. [Música] Após ver tantas termites, esta é uma versão completamente distinta. Olha a poça de metal ali. Uau! [Música] Sim, ninguém conseguirá recuperar os dados desse laptop. Isso é incrível. Eu não esperava ver o logo intermite. Posso levantá-lo? Claro. Agora você pode pensar que dado a quantidade de energia liberada, o termite poderia ser usado como um explosivo, mas na verdade não é bem adequado para esse propósito. O que torna o termite tão interessante e tão importante é que você pode controlá-lo muito bem. Se você tem uma explosão, pode calcular a energia muito bem e dizer que são, sabe, x quantidade de megjels que você obtém, mas é realmente difícil dizer durante quanto tempo. Talvez uma das razões pela qual isso não é explosivo é porque quando você tem reações explosivas, normalmente seus reagentes eles são sólidos e os produtos são gases que obviamente se expandem muito e criam muita pressão. Mas neste caso, tanto os reagentes quanto os produtos são sólidos ou líquidos. Sim, certo. Você tem muito controle sobre o que está acontecendo. Sinto como se tivesse me bronzeando de sol com isso. Essa propriedade torna possível derrubar estruturas onde explosivos causariam muito dano. Em 1933, 4 semanas após Adolf Hitler se tornar o chanceler da Alemanha, o prédio do Hashtag em Berlin foi incendiado e só seria totalmente reparado 24 anos depois. Mas a cúpula de aço queimada havia perdido sua integridade estrutural e precisava ser removida. Explosivos convencionais teriam danificado irreparavelmente o restante do antigo prédio. Em 22 de novembro de 1957, cargas de termite amarradas à cúpula, quando acesas derreteram o aço que caiu na antiga sala plenária abaixo, permitindo a conclusão dos reparos. Aplicações como esta são possíveis devido ao controle cuidadoso da reação do termite. Os ingredientes são tão bem ajustados que é possível acender o termite dentro de casa sem o risco de metal derretido voar por toda parte. [Música] Esta mistura contém alguns pedaços de aço puro. Eles não participam da reação, mas absorvem calor à medida que derretem. Então, ajudam a controlar a taxa de reação e a temperatura alcançada. Isso mesmo. Beleza. É isso aí. É isso. Acho que não estava dentro. Nossa. Uau! [Música] Uau! É interessante como olhar através de óculos escuros parece um muffin de milho ou algo assim. Um dos parâmetros realmente importantes a controlar é quanto tempo após o início da reação, o metal começa a fluir do fundo do cadinho. Isso é conhecido como tempo de torneira. Isso é crítico, pois se o tempo de torneira for muito curto, o metal não se separará completamente da escória. Mas se o tempo de torneira for muito longo, então o metal dissolve mais sílica das paredes do cadinho e também sai mais frio do que poderia ter sido. Então, a química do aço realmente muda ao longo do tempo. Quanto mais tempo permanece lá dentro, quanto mais tempo permanece lá dentro, mais importante é para nós controlarmos o tempo que realmente fica lá. Você quer que o tempo da torneira esteja em algum lugar no meio, na medida certa? Nós montamos este experimento aqui para testar. Podemos controlar o momento em que o aço sai? A ideia é que ele saia primeiro deste, depois deste e então daquele. Vamos acender os três juntos e ver o que acontece. Tudo bem com você? 3 2 1 Sim. Todos eles acenderam quase simultaneamente, [Música] mas o tempo máximo do primeiro cadinho que conseguimos foi de longe o mais curto. [Música] Seria incrível se este parasse e o terceiro fosse. E isso seria extremamente impressionante. Vamos lá, terceiro. Uau! Ah, isso é ótimo. Isso é fantástico. Outro atributo controlável é a temperatura do metal. Temos duas versões diferentes, uma com 12% de amortecimento e outra com 25%. Às vezes você quer que o metal saia um pouco mais quente ou um pouco mais frio. Vamos lá. Ignição bem controlada. Bem, aquele vai muito mais. Uau! Você pode ver que o de 12% foi o primeiro. Uau! Você pode ver que, sabe, este começa primeiro, então você pode ter uma ideia, mas eu sinto que ambos alcançaram 2000. Eu não sei. O da direita é uma das partes menos amortecidas e o outro é um dos mais amortecidos. Poderíamos alterar drasticamente as temperaturas em ambas as direções, um pouco mais alto e bem mais baixo. Esse controle é obtido ao ajustar cuidadosamente a mistura de termite. Este é o ponto de partida pra fabricação de termite. Cerca de uma ou duas vezes por dia, um caminhão vem e descarrega isso. Isso é escória de aço. Então, basicamente é uma mistura de diferentes óxidos de ferro. Quando você lamina o aço à quente, a superfície do aço é muito reativa porque está muito quente. E há tanta água envolvida para resfriar os rolos que a superfície realmente oxida muito rapidamente e cria essa escória de aço. E então eles usam jatos de água para soprar isso da superfície do aço. E pra usina de laminação, isso é apenas um resíduo, correto? [Música] Uau! Aí está. Isso é legal. A escória de aço de fora vem para cá e então é secada. [Música] Porque o termite e a água eles não são exatamente amigos. E você quer que a escória do aço esteja o mais seca possível e então permaneça seca. Então é assim que a secamos. O óxido de ferro é agitado pela rampa em espiral até o último andar. E lá as partículas são separadas em diferentes tamanhos e composições antes de serem misturadas com pó de alumínio. Isso também precisa estar muito seco, eu imagino. Não é tanto um problema aqui, porque a maneira como está sendo fabricado não contém água. Com o óxido de ferro, ele está sendo atingido por jatos de água. Temos que controlar todos os elementos, os elementos reativos, que são o óxido de ferro e o alumínio, para garantir que cada parte tenha sua reatividade muito bem definida. Assim, obtemos a reação desejada e as qualidades químicas necessárias no aço. Vocês usam essa palavra porção? Porção é assim que usamos. Uma porção é basicamente um saco de termite sem câmeras. Esse cara sempre quebra as regras. Assim, as porções são embaladas separadamente e guardadas no depósito. Este é o nosso depósito, mas este é apenas um deles. E este nem é o maior. Posso fazer uma pergunta aqui? OK. Ontem vimos que há uma quantidade tremenda de energia no termite e neste armazém há uma quantidade tremenda de termite. Então a pergunta para você é: isso é de alguma forma perigoso? É uma pergunta justa. É uma pergunta justa. Eles montaram essa demonstração para eu ver o quão seguro é manusear o termite. Eles querem que eu tente acender este cadinho cheio de termite com fontes de ignição cada vez maiores. Mas eu não estava totalmente confiante de que essa era uma boa ideia. Talvez você possa me ajudar a acendê-lo. [Música] Onde está o Kristo? A propósito, você já tentou isso? Não, nessas circunstâncias conseguiria para você alguns equipamentos de segurança. Estou 95% certo de que você não pode acendê-lo. Tudo isso aí está. Isso é equipamento de segurança. Então, uma em 20. É assim que estamos fazendo? Esta é uma roupa à prova de fogo. [Música] Pelo menos haverá filmagens de como aconteceu. Aqui está um isqueiro pequeno. Vamos ver se consigo fazer isso, pegar fogo. 3 2 1. Estou fazendo algumas das partículas de termite aqui ficarem bem quentes para que elas realmente brilhem em laranja. Oh, oh. Está ficando bem brilhante. Você está ficando preocupado assistindo isso? Não. Ouvi você fazer um barulho e pensei que estava ficando preocupado. Então decidi que não deveria manter isso no mesmo lugar. Você acha que isso vai dar errado para mim? Não, espero que não. Então você pode ver, tipo, até conseguindo isso, brilhando de calor. Brilhando de calor ainda não vai acender. Tudo bem, vamos pegar um maçarico maior. Vou tentar com este aqui. Tem uma bela chama azul grande. Acho que esse isqueiro não é tão quente quanto o outro. Então, estou vendo um pouco de laranja ali, mas apenas um pouco. Vamos ter que trazer as grandes armas. Tudo bem, vamos queimá-lo em 3 2 1. Você acha que poderíamos acumular calor suficiente? 500. Ele está dizendo 500. Sim. Eu consigo ver muita termite brilhando em laranja. Sim, estão saindo alguns pedaços. Ah, bonito e brilhante. 700º. Eu acho que isso é uma excelente demonstração de que o termite não vai se acender em condições normais. Uau! Olha só, ainda está brilhando. Derreteu? Sim, isso pode acontecer. Pode derreter, né? E não acender. O que isso? É absolutamente louco. Obviamente há muita energia potencial aqui, mas obter essa energia é realmente muito difícil. Então, se pegasse fogo e as paletes de madeira queimassem, você não seria capaz de acender o termite. É mesmo? Não, ela apenas ficaria lá e te ignoraria. A chave para essa falta de reatividade é o pó de alumínio. O alumínio é bastante estável porque está coberto de óxido de alumínio e somente se ele for aquecido violentamente até que essa camada se decomponha em um grande número de partículas, então a reação pode começar. Então, o óxido de alumínio é como o tampão secreto do termite. Exatamente. O selo. [Música] Essa reação, ele tem uma energia de ativação muito alta, então não pode ser iniciada por um isqueiro ou um maçarico de propano. Certo? É por isso que temos usado ignitores de hidróxido debário, basicamente a mesma coisa que tem nos fogos de artifício. Fica quente o bastante para romper a camada de óxido de alumínio e iniciar a reação. Queremos garantir que a temperatura de ignição seja tão alta que só possa ser acesa deliberadamente, porque uma vez que está aceso, vou apertar o botão em 3 2 Não há como pará-lo. [Aplausos] [Música] [Aplausos] Isso é loucura. Filmei na Alemanha por cco dias completos, então isso é apenas uma amostra do que vem aí. Descobriremos como Termite reage com o ambiente e teremos um vídeo dedicado à aplicação mais comum do Termite. Soldando trilhos de trem juntos. Milhões de pessoas provavelmente assistirão a este vídeo. A maioria deles provavelmente já andou de trem. Qual a chance de eles terem passado por uma de suas soldas de termite? Eles irão 100%. 100%. Então inscreva-se para ser notificado quando esses vídeos forem lançados.