27.08.2007

Explosiver Kristall

300 Jahre nach der Entdeckung von Knallquecksilber wurde jetzt dessen Kristallstruktur und molekulare Struktur aufgeklärt.



300 Jahre nach der Entdeckung von Knallquecksilber wurde jetzt dessen Kristallstruktur und molekulare Struktur aufgeklärt.

Bereits bei Alchemisten bekannt, lange Jahre als Initialsprengstoff zur Zündung von Dynamit genutzt – Knallquecksilber hat eine bewegte Historie hinter sich. Jetzt, mehr als 300 Jahre nach Entdeckung der explosiven Verbindung, ist es deutschen Forschern gelungen, deren Kristallstruktur zu charakterisieren und die molekulare Struktur von Quecksilberfulminat, so die chemische Bezeichnung, endgültig zu klären. Wie Wolfgang Beck, Thomas Klapötke und ihr Team von der Ludwig-Maximilians Universität in München in der Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie (ZAAC) berichten, bestehen die orthorhombischen Kristalle aus separaten, annähernd linearen Hg(CNO) 2-Molekülen.

Die Alchemisten des 17. Jahrhunderts wussten bereits, dass Mischungen aus „Spiritus vini“ (Ethanol) und Quecksilber in „Aqua fortis“ (Salpetersäure) ein explosives Gebräu waren. Johann Kunckel von Löwenstern beschreibt in seinem Buch „Laboratorium Chymicum“ die heftige Reaktion von Quecksilbernitrat und Alkohol, bei der Quecksilberfulminat (Hg(CNO) 2) entsteht. Dem englischen Chemiker Edward Howard gelang es 1799 dann durch Zufall, die „Knallquecksilber“ genannte Verbindung zu isolieren – eine Sensation für die damals gerade in den Kinderschuhen steckende Welt der wissenschaftlichen Chemie.

Knallquecksilber trägt nicht umsonst seinen Namen. Die Verbindung reagiert empfindlich auf Schlag, Reibung und Funken. Explosionsartig zersetzt sie sich zu Quecksilber, Kohlenmonoxid und Stickstoff. Diese Sprengkraft wurde in der Technik ausgenutzt: Alfred Nobel setzte Knallquecksilber in Sprengkapseln zur Zündung von Dynamit ein. Erst diese relativ sichere Zündmethode begründete den breiten Erfolgskurs von Dynamit-Sprengstoffen. Allein in Deutschland betrug die Jahresproduktion an Knallquecksilber Anfang des 20. Jahrhunderts etwa 100.000 kg.

Erste Untersuchungen der Kristallstruktur von Knallquecksilber durch Röntgenstrukturanalyse datieren in 1931. Nun endlich ist es Beck, Klapötke und ihrem Team gelungen, die Struktur der Verbindung umfassend zu knacken. Dazu durchleuchteten sie kleine Kristalle mit einheitlichem Aufbau, so genannte Einkristalle, mit Röntgenstrahlung. Anhand des entstehenden Röntgen-Beugungsmusters lassen sich die Positionen und Abstände der einzelnen Atome in einem Kristall genau errechnen. Knallquecksilber kristallisiert orthorhombisch und im Kristall liegen, wie erwartet, separate Hg(CNO) 2-Moleküle vor. Jedes Quecksilberatom ist dabei von zwei Kohlenstoffatomen umgeben. Die gemessenen Positionen und Bindungslängen bestätigen die molekulare Struktur O-N=C-Hg-C=N-O. Beck: „Wir konnten zudem eindeutig zeigen, dass die Moleküle im Kristall eine gestreckte, nahezu lineare Form einnehmen. Sie sind weder gewinkelt noch sind die Quecksilberatome an je zwei Sauerstoffatome gebunden, wie erstaunlicherweise noch immer verschiedentlich in der Literatur behauptet wird.“

Quelle: Wiley-VCH

Weitere Infos:

  • Originalveröffentlichung:
    Wolfgang Beck, Jürgen Evers, Michael Göbel, Gilbert Oehlinger und Thomas M. Klapötke, The Crystal and Molecular Structure of Mercury Fulminate, Z. anorg. allg. Chem. 633, 1417 (2007).
    http://dx.doi.org/10.1002/zaac.200700176

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