Het mysterie van het fulminante goud dat explodeert en paarse rook veroorzaakt: alchemistische puzzel na 4 eeuwen opgelost
Fulminant goud produceert paarse rook wanneer het explodeert, maar wetenschappers kunnen al vier eeuwen lang niet begrijpen waarom. Nu is een onderzoek erin geslaagd het mysterie op te lossen en uit te leggen wat de reden is achter dit merkwaardige fenomeen.
Wat is fulminant goud?
Pixabay
Het vergt vaak geduld, studie en een lange, lange tijd voordat we antwoorden kunnen krijgen op verschijnselen die moeilijk te verklaren lijken. Eén daarvan betreft het zogenaamde “fulminante” goud met een hoog explosief potentieel: wanneer dit gebeurt en dus ontploft, ontstaat er paarse rook. De reden achter deze chemische reactie is al vierhonderd jaar een wetenschappelijke vraag gebleven. In deze zeer lange periode hebben verschillende hypothesen elkaar op dit vlak opgevolgd, zonder echter het juiste antwoord te kunnen vinden. Veel belangrijke wetenschappers uit de 17e en 18e eeuw hebben gewerkt aan het oplossen van dit mysterie, waaronder Jöns Jakob Berzelius, die tijdelijk zijn gezichtsvermogen verloor toen hij in 1809 een hamer liet vallen die fulminant goud bevatte. De splinters kwamen, behalve in zijn ogen, op zijn hand terecht en veroorzaakten onuitwisbare paarse littekens.
Fulminant goud is een stof die bestaat uit goud en stikstof en staat bekend om zijn extreme gevoeligheid voor schokken, druk, temperatuurveranderingen, hitte en andere vormen van stimulatie. De Britse chemicus Edward Charles Howard heeft in 1786 bijgedragen aan het begrip van de explosieve eigenschappen van stikstofhoudende chemicaliën. Aanvankelijk noemde Howard de stof "fulminating gold" vanwege zijn explosieve kracht, maar later verbeterde de Britse chemicus William Hyde Wollaston het bereidingsproces. Fulminant goud komt in de vorm van geel poeder of kleurloze kristallen en vanwege de hoge instabiliteit ervan is het in het verleden gebruikt als grondlaag voor munitie en buskruit. Vanwege de gevaarlijkheid en de neiging om spontaan te ontploffen, is het gebruik ervan in deze zin echter in de loop van de tijd geleidelijk vervangen door andere, veiligere stoffen. Tot op heden is het gebruik en de omgang met fulminant goud zwaar gereguleerd, en de productie ervan wordt beperkt en gecontroleerd door strikte veiligheidsvoorschriften. Hoewel er veel bekend is over dit materiaal, moet er nog één vraag worden opgelost: de reden voor de paarse rook die vrijkomt bij de ontploffing ervan.
Dit is de reden waarom de explosie van fulminant goud paarse rook produceert
Pexels
Fulminant goud is geen chemisch fulminaat, maar een mengsel van verschillende verbindingen, waaronder goudverbindingen gecomplexeerd met ammoniak, die voornamelijk verantwoordelijk zijn voor het hoge explosieve vermogen ervan. De naam is afgeleid van het Latijnse fulmen, wat bliksem betekent, en stond in het middelpunt van de aandacht van alchemisten sinds de 16e eeuw, toen de Duitser Sebald Schwaertzer er rond 1585 over sprak en uitlegde dat hij “in vier dagen tijd een prachtige paarse Aurum Fulminans” wilde creëren. Pas vandaag zijn wetenschappers er echter in geslaagd het mysterie dat verband houdt met deze paarse rook op te lossen: het team van de Universiteit van Bristol, Engeland, onder leiding van Simon Hall, heeft het mysterie opgelost dat al eeuwenlang het fulminant goud omhult.
De reden hiervoor is dat paarse rook metalen nanodeeltjes bevat, waarvan de grootte golfachtige oscillaties in de elektronenwolken kan veroorzaken. De nanodeeltjes, oppervlakteplasmonen genoemd, interageren met licht door een deel van de golflengten te absorberen en die met de langste golflengte te reflecteren met betrekking tot de oscillaties in de elektronenwolken. Hoewel dit eerder werd getheoretiseerd, was dit nooit door een experiment aangetoond. De wetenschappers maakten eerst fulminant goud en brachten vervolgens monsters van 5 mg tot ontploffing op aluminiumfolie die oververhit was geraakt. Vervolgens hielden ze de rook vast via netten van koper en analyseerden het resultaat met behulp van de elektronische transmissiezender.
Fulminant goud bevat gouden nanodeeltjes
Freepik
“Fulminant goud, de eerste zeer explosieve verbinding die werd ontdekt, valt uiteen in een mysterieuze wolk van paarse rook, waar sinds de ontdekking ervan in 1585 over wordt gespeculeerd. In dit werk laten we zien dat de kleur van de rook te wijten is aan de aanwezigheid van gouden nanodeeltjes”, schrijven de onderzoekers van de studie. De bolvormige gouden nanodeeltjes hadden afmetingen variërend van 30 nm tot 300 nm, wat het idee bevestigde dat het goud was dat de paarse rook produceerde. Dit verklaart ook waarom de littekens van Berzelius precies deze kleur hadden: de golflengte van violet licht is in feite ongeveer 400 nm.
Fulminant goud werd ook vaak door alchemisten gebruikt om objecten een paarse patina te geven, en volgens organisch chemicus Curt Wentrup van de Universiteit van Queensland, Australië, "bevestigt het werk de lang gekoesterde hypothese dat paarse dampen van fulminant goud elementair goud bevatten in de vorm van nanodeeltjes." Over het auteurschap van zijn algemeen gedeelde ontdekking is hij het echter niet eens: volgens de deskundige was het de Duitse zoutproducent Johann Thölde die het fulminant goud voor het eerst ontdekte, die het recept in 1599 onder de valse naam Basil Valentine publiceerde.
In ieder geval is het mysterie van de paarse rook eindelijk en definitief opgelost.
