Explodiert Kupfer?

Obwohl Kupfer chemisch aktiv ist und sich leicht mit Sauerstoff und anderen Elementen verbindet, laufen diese Reaktionen in den meisten Fällen relativ langsam ab und sind nicht explosiv. Dies steht im Gegensatz zu Alkalimetallen wie Cäsium und Natrium, die heftig mit Wasser reagieren. Obwohl metallisches Kupfer unter den meisten Umständen sicher zu lagern, zu handhaben und zu verwenden ist, sind einige seiner Verbindungen explosiv.

Explosive chemische Reaktionen treten auf, wenn Verbindungen eine schnelle, heftige Energiefreisetzung erfahren. Eine explosive Verbindung kann nominell stabil sein, aber ein auslösendes Ereignis, wie ein mechanischer oder elektrischer Schlag, bricht chemische Bindungen in der Substanz. Dabei setzen einige Moleküle Energie frei, die in benachbarten Molekülen eine Kettenreaktion auslöst. Dies geschieht mit hoher Geschwindigkeit, wobei der explosive Stoff in wenigen Tausendstelsekunden verbraucht wird und Energie als Stoßwelle freigesetzt wird.

Verbindungen wie Kupferacetylid haben explosive Eigenschaften, metallisches Kupfer jedoch nicht. Kupferatome verbinden sich mit Acetylen, einem hochentzündlichen Gas, das beim Schweißen verwendet wird, um Kupferacetylid zu bilden. Die Verbindung reagiert mit Wasser, wodurch das Gas freigesetzt wird und eine Explosionsgefahr entsteht. Kupfertetrammin ist eine weitere Verbindung mit Explosionspotenzial. Darüber hinaus verursacht metallisches Kupfer die explosive Zersetzung von Wasserstoffperoxid, wenn die Lösung eine Konzentration von 30 Prozent oder mehr hat.

Eine Familie von Substanzen namens „Thermit“, die zwar nicht explosiv sind, erzeugt mit Temperaturen von etwa 3.700 Grad Celsius jedoch enorme Wärmemengen. Thermit wird verwendet, um Landminen sicher zu zerstören und Eisenbahnschienen zu schweißen. Der Stoff besteht aus gemischten feinen Metallpulvern; Beim Entzünden setzt eines der Metalle Sauerstoff frei und ein Aluminiumpulver nimmt ihn auf und gibt Wärme ab. Eine Art von Thermit verwendet pulverisiertes Kupfer, eine leicht erhältliche Alternative zu pulverisiertem Eisen.

Die Kräfte in leistungsstarken experimentellen Elektromagneten sind hoch genug, um die Kupferwicklungen zu sprengen, die die Magnete zum Funktionieren bringen. Wenn Strom durch einen Draht fließt, erzeugt er ein magnetisches Feld um den Draht. Jedoch drücken die Kräfte zwischen benachbarten Wicklungen in einem großen Elektromagneten gegeneinander und erzeugen Spannungen im Draht. Bei den meisten Elektromagneten sind die Kräfte nicht stark genug, um die Wicklungen zu beschädigen, aber die Kräfte werden größer, wenn die elektrischen Ströme ansteigen. Experimentelle Elektromagnete haben Felder von bis zu 100 Tesla – etwa 30-mal so stark wie die starken Magneten, die in Magnetresonanztomographen (MRT) verwendet werden. Wissenschaftler lassen die Magnete nur zwei Hundertstel Sekunden lang laufen, um zu verhindern, dass die Kupferwicklungen explodieren.