Είναι επιστημονικά ακριβής η σκηνή του πυρετού του υδράργυρου από το Breaking Bad;

Ο πυρακτωμένος υδράργυρος είναι ένα ασταθές άλας υδραργύρου του φουλμινικού οξέος του οποίου οι εκρηκτικές ιδιότητες ευθύνονται έμμεσα για τον δυναμίτη και άμεσα υπεύθυνο για πολύ δυναμικές τηλεοπτικές σκηνές!

Ο Walter White μαζεύει προσεκτικά το λευκό κρύσταλλο από το τραπέζι. Το κρατάει στο χέρι του, κοιτάζει τον έμπορο ναρκωτικών και λέει «Αυτό δεν είναι μέθιμο». Στη συνέχεια το χτυπά στο πάτωμα και καμπούμ! Ένα σωρό σκόνης και φωτιάς εκρήγνυται έξω από το δωμάτιο μέσα από το γυάλινο παράθυρο. Αφήνει πίσω του θραύσματα από ιπτάμενο γυαλί και ανθρώπους με αυτιά που βουίζουν.

Όταν ρωτήθηκε τι ήταν στην πραγματικότητα ο κρύσταλλος, απαντά «πυρηνωμένος υδράργυρος, μια μικρή αλλαγή της χημείας».

Το Fulminated Mercury ή το Mercury Fulminate είναι ένα από τα αγαπημένα της ποπ κουλτούρας όταν πρόκειται για ένα γρήγορα αυτοσχέδιο εκρηκτικό που μπορεί να μαγειρευτεί σε εργαστήριο ή υπόγειο. Έχει κερδίσει λίγο χρόνο στην οθόνη σε εκπομπές όπως το Νόμος και Τάξη και Ειδοποίηση καύσης .

Πρόσφατα σε ένα παιχνίδι δράσης-περιπέτειας, το Sekiro:Shadows Die Twice, Έκανε επίσης μια εντυπωσιακή εμφάνιση, αλλά έφτασε στο αστέρι λόγω της εμφάνισής του στο "Breaking Bad ". Αυτή είναι η θρυλική πλέον παράσταση όπου ένας δάσκαλος χημείας που έγινε εγκληματίας χρησιμοποιεί αυτή την ουσία για να τρομάξει έναν έμπορο ναρκωτικών και να ξεφύγει από μια επικίνδυνη κατάσταση. Ωστόσο, είναι η χημεία αυτής της σκηνής πραγματική ή απλώς φανταστική επιστήμη του Χόλιγουντ;

Το φουλμινικό υδράργυρο (II), όπως υποδηλώνει το όνομα είναι μια ιοντική ένωση που σχηματίζεται μεταξύ ιόντων υδραργύρου και κεραυνού. Στο Fulminate Mercury (II), μία μονάδα ιόντος υδραργύρου (Hg2+, εξ ου και το II μετά τον υδράργυρο) συνδυάζεται με δύο μονάδες ιόντων κεραυνού (CNO–).

Το φορτίο -1 (λόγω περίσσειας ηλεκτρονίου) σε καθεμία από τις δύο μονάδες CNO– αντισταθμίζει την απώλεια δύο ηλεκτρονίων του Hg (το φορτίο +2 στο Hg). Ως αποτέλεσμα, σχηματίζουν μια ουδέτερη, αλλά πολύ εκρηκτική ένωση με τον χημικό τύπο (Hg(CNO)2)

Τώρα, ας εξερευνήσουμε την ιστορία και ας προσπαθήσουμε να κατανοήσουμε τη χημεία πίσω από αυτήν την εκρηκτική ένωση.

Mercury(II) Fulminate (Φωτογραφία:Daniel Grohmann/Wikimedia Commons)

Fulminates και explosives

Το χρονικό του κεραυνοβόλου υδραργύρου χρονολογείται από τις ημέρες της αλχημείας τον 17ο αιώνα. Αλχημιστές όπως ο Cornelius Drebbel και ο Johann Krunckel ανακάλυψαν ότι μέταλλα όπως το ασήμι ή ο υδράργυρος, όταν αναμιγνύονται με spiritus vini (e θανόλη) και aqua fortis (νιτρικό οξύ), προκάλεσε ένα εκρηκτικό παρασκεύασμα.

Κατά το τελευταίο μισό του 18ου αιώνα, οι χημικοί κατέκτησαν την τέχνη της κατασκευής κεραυνοβόλου πλατίνας, ασημιού και χρυσού. Τα άλατα αυτών των μετάλλων (ανθρακικά ή χλωρίδια) διαλύθηκαν σε αμμωνία. Το ίζημα που ελήφθη στη συνέχεια ξηράνθηκε προσεκτικά (εν απουσία θερμότητας ή φωτός). Η προκύπτουσα σκόνη θα εκραγεί με την παραμικρή τριβή ή θερμότητα.

Οι εκρήξεις έμοιαζαν σχεδόν με κεραυνό. Στην πραγματικότητα, από εκεί προήλθε το όνομα fulminate, ως fulmen στα λατινικά σημαίνει κεραυνός.

Αυτές οι σκόνες χρησιμοποιήθηκαν ως πηγή ψυχαγωγίας και επίσης ως πυρομαχικά κατά τη διάρκεια του πολέμου, ειδικά ως πυρομαχικός χρυσός. Ωστόσο, οι σύγχρονοι χημικοί έχουν αποκαλύψει ότι αυτό που ονομαζόταν κεραυνοβόλος χρυσός δεν ήταν στην πραγματικότητα καθόλου κεραυνοβόλος, καθώς δεν έχει την ομάδα CNO–. Αντίθετα, είναι ένα σύνθετο άλας που αποτελείται από ιόντα αμμωνίου (NH3+), νιτρικού (NO3–) και χλωρίου (Cl–).

Δοκίμασαν επίσης παρόμοια καθίζηση αμμωνίας με άλατα υδραργύρου, αλλά κανείς δεν μπορούσε να το απομονώσει. Τουλάχιστον, αυτό ίσχυε μέχρι το έτος 1800, όταν ένας Άγγλος ονόματι Edward Charles Howard έγινε ο πρώτος χημικός που το απομόνωσε. Παρουσίασε επίσης μια λεπτομερή μέθοδο για την παρασκευή κεραυνού υδραργύρου (το οποίο παρεμπιπτόντως ανακάλυψε τυχαία).

Ο Edward ερευνούσε στην πραγματικότητα τρόπους σύνθεσης μουριατικού οξέος (HCl). Κατά τη διάρκεια της έρευνάς του, συνειδητοποίησε ότι περιείχε υδρογόνο. Για να επαληθεύσει τις πρόσφατα αποκτηθείσες γνώσεις του, έστησε ένα πείραμα. Σε ένα μείγμα αιθυλικής αλκοόλης και νιτρικού οξέος, τις πηγές υδρογόνου και οξυγόνου του, πρόσθεσε κόκκινο οξείδιο του υδραργύρου ως δεύτερη πηγή οξυγόνου (δεν ήξεραν ότι το μουριατικό οξύ χρειαζόταν χλώριο και όχι οξυγόνο) και τα ανακάτεψε μαζί.

Ξαφνικά, το μείγμα αντίδρασης του άρχισε να βγάζει φυσαλίδες και να απελευθερώνει πυκνό λευκό καπνό. Αφού ηρέμησε, μπορούσε να δει ένα λευκό ίζημα να κατακάθεται στο κάτω μέρος του δοχείου αντίδρασης.

Κρυστάλλωσε το λευκό ίζημα και πρόσθεσε μερικές σταγόνες θειικό οξύ σε αυτό. Αρχικά παρατηρήθηκε αναβρασμός και ακολούθησε έκρηξη. Ήταν τόσο έκπληκτος από τις εκρηκτικές ιδιότητες αυτών των κρυστάλλων που προσπάθησε να τους πυροδοτήσει (πυροδοτήσει) χρησιμοποιώντας διαφορετικές μεθόδους. Ένα τέτοιο πείραμα περιελάμβανε την τοποθέτηση μερικών κρυστάλλων (3-4) κεραυνού υδραργύρου σε ένα κρύο αμόνι και μετά το χτύπημα του με ένα σφυρί. Ένα ελαφρύ χτύπημα όχι μόνο οδήγησε σε έκρηξη, αλλά άφησε επίσης βαθουλώματα τόσο στο σφυρί όσο και στο αμόνι (και τα δύο είναι συμπαγή μεταλλικά αντικείμενα).

Το Mercury Fulminate εκρήγνυται υπό την πίεση του σφυριού (Photo Credit :Drpixel/Shutterstock)

Η περιέργεια του Έντουαρντ δεν σβήστηκε από τα απλά πειράματα. ήθελε να δοκιμάσει κάτι ακόμα μεγαλύτερο (και μάλλον ακόμα πιο επικίνδυνο). Με τη βοήθεια του φίλου του John Abernethy, πλήρωσε ένα όπλο με 11 κρύσταλλα της εφεύρεσής του, αντί για μπαρούτι. Όταν πατήθηκε η σκανδάλη, δημιούργησε μια έκρηξη τόσο έντονη που έσπασε το ίδιο το όπλο.

Μετά από πολλές ακόμη δοκιμές ανάφλεξής του με κρούση, θερμότητα ή ηλεκτρικό σπινθήρα, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η δύναμη πυρός του κεραυνού υδραργύρου οφειλόταν στον αυθορμητισμό της καύσης.

Αφού πείστηκε ότι η ουσία που δημιούργησε ήταν ένα ισχυρό εκρηκτικό, συνέταξε μια λεπτομερή διαδικασία για τον τρόπο απόκτησης κεραυνού υδραργύρου (την οποία δεν θα αναφέρω λεπτομέρειες εδώ για λόγους ασφαλείας). Συνέστησε την παραγωγή μόνο 500 κόκκων σε μια παρτίδα για να αποφευχθεί η μεγάλη καταστροφή λόγω τυχόν τυχαίας καύσης του προϊόντος. Ακόμη και μετά από όλα αυτά τα χρόνια, οι εμπορικοί κατασκευαστές κεραυνών υδραργύρου εξακολουθούν να ακολουθούν μια διαδικασία πολύ παρόμοια με αυτή του Edward Howard.

Δομή του κεραυνού υδραργύρου

Η έρευνα για τη δομή του κεραυνικού υδραργύρου ξεκίνησε με την εμφάνιση της κρυσταλλογραφίας ακτίνων Χ. Στη δεκαετία του 1960, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η ένωση ήταν ένα άλας υδραργύρου του φουλμινικού οξέος (μοιράζονται την ίδια σκελετική δομή). Σχεδόν δύο αιώνες μετά την ανακάλυψή του, η διάταξη συγκόλλησης και η κρυσταλλική δομή, του κεραυνού υδραργύρου, προσδιορίστηκε τελικά το 2007. Μια ομάδα Γερμανών ερευνητών με επικεφαλής τους Wolfgang Beck και Thomas Klapötke χρησιμοποίησαν την τεχνική περίθλασης ακτίνων Χ για να βάλουν τέλος στην η αναζήτηση.

Structure of Mercury Fulminate (Φωτογραφία :StudioMolekuul/Shutterstock)

Δομή Φουλμινικού οξέος

Το μυστικό πίσω από την εκρηκτική φύση του βρίσκεται στη δομή του. Όπως μπορείτε να δείτε στην παραπάνω εικόνα, τόσο το φουλμινικό οξύ όσο και ο κεραυνός υδράργυρος έχουν το κεραυνοβόλο ιόν (CNO–), στο οποίο ο άνθρακας συνδέεται με το άζωτο με τριπλό δεσμό και το άζωτο, με τη σειρά του, συνδέεται με το άτομο οξυγόνου. μέσω ενός ενιαίου δεσμού. Αυτός ο ασθενής απλός δεσμός μεταξύ των ατόμων Ν και Ο είναι που κάνει τον κεραυνοβόλο υδράργυρο ασταθή και εκρηκτικό.

The Fulminated Mercury Scene of Breaking Bad

Τώρα, ερχόμενοι στο πρώτο ερώτημα:ήταν επιστημονικά ακριβής η σκηνή του Breaking Bad που περιγράφηκε παραπάνω;

Η απάντηση είναι:ήταν εν μέρει σωστό.

Ναι, ένας κρύσταλλος κεραυνού υδραργύρου θα εκραγεί όταν χτυπηθεί στο πάτωμα. Ωστόσο, ο κρύσταλλος έμοιαζε με αυτόν ενός μεγάλου λευκού κρυστάλλου μεθαμφεταμίνης, ο οποίος δεν είναι αυτό που κανονικά μοιάζει ο κεραυνός υδράργυρος. Οι κρύσταλλοι εμπορικής ποιότητας έχουν συνήθως γκρι έως ανοιχτό καφέ χρώμα, λόγω της παρουσίας κολλοειδούς υδραργύρου. Μόνο ένας εξαιρετικά καθαρός κρύσταλλος, που συντίθεται σε επαγγελματικό εργαστηριακό στήσιμο, θα έμοιαζε με αυτόν της παράστασης, όχι με κάτι που ετοιμάστηκε στο πίσω μέρος ενός RV.

Η καλλιέργεια ενός τέτοιου κρυστάλλου είναι πραγματικά δύσκολη. Ακόμα κι αν κάποιος καταφέρει να μεγαλώσει ένα τέτοιο μέγεθος, θα ήταν εξαιρετικά ασταθές και εξαιρετικά ευαίσθητο ακόμη και στις παραμικρές δονήσεις και φως. Η απλή κίνηση του ίδιου του κρυστάλλου θα ήταν αρκετή για να τον πυροδοτήσει. Στη σκηνή από το Breaking Bad όπου ο Walter White πηγαίνει τη γεμάτη με κρύσταλλα τσάντα στον έμπορο ναρκωτικών, η τσάντα χειρίστηκε αρκετά αδρά.

Ένας κρύσταλλος αυτού του μεγέθους δεν θα μπορούσε ποτέ να επιβιώσει αφού ο Walter White τον τοποθέτησε στην τσάντα στο εργαστήριό του, πόσο μάλλον να οδηγεί μαζί του στο αυτοκίνητό του.

Λοιπόν, ναι, βελτίωσαν λίγο τη χημεία, αλλά το εντυπωσιακό οπτικό αποτέλεσμα κάνει αυτή τη μικρή ίνα να αξίζει τον κόπο.

Συμπέρασμα

Ο κεραυνός υδράργυρος κυβέρνησε τον κόσμο των εκρηκτικών ως κύριος πυροκροτητής για πυρομαχικά σε πολλούς πολέμους. Ακόμη και ο Άλφρεντ Νόμπελ το χρησιμοποίησε στα καπάκια ανατίναξης που χρησιμοποιούνται για την έκρηξη δυναμίτη. Έτσι, η τυχαία εφεύρεση του Έντουαρντ Χάουαρντ όχι μόνο κάνει τα εγκληματικά θρίλερ μας να φαίνονται πιο θεατρικά, αλλά είναι και έμμεσα ο λόγος για τον οποίο υπάρχουν τα βραβεία Νόμπελ!