kvikksølvfulminat

Kvikksølvfulminat er kvikksølvsaltet til den ustabile syren hydrogenfulminat (knallsyre) og har kjemisk formel Hg(CNO)₂. Knallsyren selv ble ikke isolert og analysert før på 1960–1970-tallet, men kvikksølv- og sølvsaltet av syren har vært kjent i flere hundre år.

Navnet fulminat er avledet fra det latinske ordet fulmen, som betyr lyn, et ord som senere utviklet seg til ordet fulminare, som tilnærmet betyr «å ramme med lyn». Dette navnet har fulminatsaltene fått på grunn av deres utpreget eksplosive egenskaper, noe som på norsk også har gitt opphav til forstavelsen «knall-» i trivialnavnet til disse saltene (knallkvikksølv og knallsølv).

Navnet kvikksølvfulminat er kjemisk helt entydig, men navnet knallkvikksølv er mer ambivalent. Forstavelsen knall- brukes nemlig også om en rekke andre eksplosive og tungmetallholdige forbindelser, og mange av disse er kjemisk dårlig spesifiserte. Knallgull, knallsølv og knallkvikksølv er alle navn som har vært brukt om eksplosive metall-nitrogen-forbindelser som ikke er fulminater, men som noen ganger fås når vannløsninger av metallene felles med ammoniakk.

Kvikksølvfulminat er et fast stoff med en krystalltetthet på 4,47 g/cm³. Avhengig av fremstillingsbetingelsene kan stoffet forekomme i tre ulike former: brunt, hvitt og grått. Overraskende nok er den brune formen den vanligste og reneste, etterfulgt av den hvite formen. Grått kvikksølvfulminat er den mest urene av de tre formene og inneholder spor av metallisk kvikksølv. Fenomenet med de tre formene er fortsatt ikke fullt ut forstått.

Kvikksølvfulminat er lite løselig i vann, og i likhet med de fleste andre kvikksølvsalter er det utpreget giftig. Som et initialsprengstoff er det meget slag- og friksjonsfølsomt. Det måtte fortrinnsvis lagres under vann, fordi det som fuktet materiale var langt tryggere å håndtere. Kvikksølvfulminat er fotosensitivt og misfarges av ultrafiolett stråling på grunn av dekomponering.

Bindingsforholdene i kvikksølvfulminat er overraskende komplekse, på tross av at det tilsynelatende er en nokså enkel forbindelse. Det tok hele 175 år å klarlegge strukturen i detalj. Den kjemiske strukturen kan beskrives som i figuren, hvor strekene angir kovalente bindinger. Kvikksølvatomet er bundet til karbonatomene, og ikke til oksygenatomene, slik man lenge hadde antatt.

Kvikksølvfulminat fremstilles ved å sette en løsning av kvikksølv i salpetersyre til 95 prosent etanol. Noen ganger foregår dette omvendt, altså ved å sette etanolen til førstnevnte løsning. I begge tilfeller resulterer dette i en frådende reaksjon som avgir hvite damper og gir utfelling av kvikksølvfulminat. Det dannes også en rekke flyktige biprodukter, slik som acetaldehyd, etylnitrat, etylnitritt, oksalsyre, nitrogenoksider og karbondioksid.

Det er kun kvikksølv og sølv som danner fulminatsalter på ovennevnte måte ved hjelp av salpetersyre og etanol. Dette har å gjøre med den meget kompliserte serien av reaksjoner som fører frem til dannelsen av fulminatsaltet, og enkelte av de kjemiske reaksjonene i serien katalyseres antagelig av kvikksølv- og sølvioner.

Knallkvikksølv var tidligere brukt som det viktigste initialsprengstoff i sprenghetter. Stoffet ble introdusert i denne applikasjonen av Alfred Nobel i 1865, som et helt nødvendig verktøy for omsetning av dynamitt. På den første delen av 1900-tallet ble det på verdensbasis laget opptil flere hundre tonn med kvikksølvfulminat i året.

Sprenghetter ble gradert etter innholdet av kvikksølvfulminat. En standard sprenghette (No. 8) inneholdt 2,0 gram kvikksølvfulminat, presset inn i en kobberhylse. På grunn av sitt kvikksølvinnhold kunne ikke stoffet brukes i kontakt med metaller som kvikksølv tærer på, slik som aluminium. For bruk i sprenghetter var det vanlig å blande kvikksølvfulminat med kaliumklorat.

Kvikksølvfulminat ble også anvendt i tennsatser for ammunisjon til skytevåpen, for å gjøre disse mer følsomme. For dette formålet hadde stoffet blitt introdusert allerede i 1807 av skotten Alexander John Forsyth (1768–1843). Forsyths perkusjonshetter var et gjennombrudd i anvendelsen av skytevåpen.

Knallkvikksølv ble gradvis erstattet av blyazid utover på 1900-tallet og er nå ikke lenger i bruk. Stoffet hadde en rekke svakheter, blant annet uforenligheten med metaller som aluminium og en tendens til såkalt «dødpressing» ved bruk av for høye pressetrykk, noe som kunne gjøre det helt ufølsomt og inaktivt. Dessuten var stoffet både meget giftig og miljøskadelig.

Kvikksølvfulminat var muligens kjent allerede for alkymistene. Det som muligens kan identifiseres som dette stoffet, er å finne i skriftene til den nederlandske oppfinneren Cornelis Drebbel (1572–1633) og den tyske kjemikeren Johannes Kunckel (1630–1703).

Kunckel beskrev i hvert fall betingelser som med sikkerhet vil føre til dannelse av stoffet i sitt kjente verk Laboratorium Chymicum (et verk som først ble utgitt etter hans død), men han isolerte ikke stoffet. Kunckels forsøk hadde for øvrig endt i en eksplosjon.

Kvikksølvfulminat ble isolert i 1799, og deretter utførlig beskrevet i en publikasjon i 1800, av den engelske kjemikeren Edward Charles Howard (1774–1816). Artikkelen til Howard ble en sensasjon i store deler av Europa. I 1803 ble stoffet ytterligere beskrevet i en publikasjon av den italienske kjemikeren og oppfinneren Luigi Valentino Brugnatelli (1761–1818). Howard og Brugnatelli laget også det tilsvarende sølvsaltet, altså sølvfulminat.

Sølvfulminat (AgCNO) er enda mer følsomt og farlig enn kvikksølvfulminat. Det har en spesiell plass i kjemihistorien fordi den tyske kjemikeren Justus von Liebig (1803–1873) arbeidet mye med stoffet, og studiene hans av sølvfulminat ledet indirekte til utviklingen av begrepet isomerisme i 1823–1832 fordi Friedrich Wöhler (1800–1882) hadde syntetisert sølvcyanat (AgNCO), en forbindelse med samme kjemiske sumformel, men med helt forskjellige og ikke-eksplosive egenskaper.

Bestemmelsen av den kjemiske strukturen til knallsyre og fulminatsaltene var lenge en av de mest betydelige utfordringer i kjemien. Hele prosessen strakk seg fra Howards oppdagelse og frem til 1960–1970-tallet og involverte flere av de mest kjente navnene i kjemihistorien.

• sprengstoff
• initialsprengstoff
• sprenghette
• tennhette