Kupferazid Synthese

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Allgemeine Infos
Kupferazid ist ein extrem kraftvoller Initialsprengstoff (0,0004g würden reichen um PETN zünden), welcher zur Gruppe der Azide gehört. Er ist 450-fach so stark wie Knallsilber, und noch 6-mal stärker als Bleiazid!!

 

Allerdings ist Kupferazid sehr empfindlich gegenüber Schlag und Reibung und wird deswegen in der Praxis nicht verwendet. Die Herstellung erfolgt über 4 verschiedene Wege, wobei die meisten eher umständlich sind. Am einfachsten für den Hobbychemiker ist wohl die Reaktion von Lithiumazid mit Kupfernitrat-Trihydrat.

 

Interessant ist noch, das Kupferazid in verschiedenen Farben in Erscheinung treten kann, braun, gelb, schwarz und grün. Die Farbe wird durch die Art der Herstellung festgelegt. Die gelbe Form soll deutlich stabiler sein als die in dieser Synthese hergestellt braune.

 

Warnhinweise
– Kupfer- und Lithiumazid sind empfindliche Initialsprengstoffe

 

Weiterführende Links
https://de.wikipedia.org/wiki/Kupfer(II)-azid

 

Ansatz der Synthese
Der Ansatz dieser Synthese kommt aus dem „Handbuch der präparativen anorganischen Chemie“ von Georg Brauer.

Kupfernitrat – Trihydrat + Lithiumazid     =    Kupferazid     +   Lithiumnitrat + Wasser

Cu(NO3)2 * 3 H2O       + 2 LiN3* H2O   =    Cu(N3)2         +   2 LiNO3       + 5 H2O

241,60g/mol                  +  133,95g/mol  =   147,59g/mol    +  137,89g/mol  + 90,0764

375,55g/mol                                            =   375,5564g/mol

 

Stimmt soweit, aus der Synthese von Lithiumazid stehen uns genau 2g zur Verfügung, dieses ist also unsere feste Größe:

 

Cu(NO3)2 * 3 H2O  + 2 LiN3* H2O   =    Cu(N3)2       +   2 LiNO3      +   5 H2O

241,60g/mol             +  133,95g/mol  =    147,59g/mol  +  137,89g/mol +  90,0764  //mol//133,95

1,803g                      + 1g                  = 1,101g              +  1,0294g        +   Restwasser

 

Damit wären wir schon fertig, da ich nicht mehr als 1g benötige, möchte man aber die vollständigen 2g verwenden nimmt man die obere Gleichung einfach Mal 2 und erhält:

 

3,61g Kupfernitrat   + 2g  Lithiumazid  =   2,2g Kupferazid  +  2,06g Lithiumnitrat + Rest

 

Stoffdaten
Name: Kupferazid
Summenformel: Cu(N3)2
CAS-Nummer: 14215-30-6
Molare Masse :  147,59g/mol
Dichte: 2,6g/cm3
Schmelzpunkt:  ab 215°C Explosion
Detonationsgeschwindigkeit:  5000-5500m/s
Bleiblockausbauchung: unbekannt
Schlagempfindlichkeit:  0,26N
Reibempfindlichkeit:   unbekannt
Sauerstoffbilanz:  unbekannt
Löslichkeit: kaum löslich in Wasser, gut in Ammoniak, unlöslich in Ethanol

 

Materialien
– 2x 100ml Bechrglas
– 1x 150ml Becherglas
– Glastrichter
– Filter
– Magnetrührer mit Rührfischen
– Laborlöffel
– Waage

 

Chemikalien
– 1,803g Kupfernitrat-Trihydrat
– 1g Lithiumazid
– Ethanol
– destilliertes Wasser

Durchführung
1) Zuerst stellt man zwei Lösungen her, welche man auf ca. 30°C erhitzen sollte:

– 1,803g  Kupfernitrat-Trihydrat mit 50ml Ethanol
  

 

– 1g Lithiumazid mit 40ml Ethanol

 

  

 

2) Diese beiden Lösungen werden zusammen in ein 150ml Becherglas gegeben. Sofort sollte ein brauner-schwarzer Niederschlag ausfallen, welcher das Becherglas vollständig einhüllt. Dies ist das in Ethanol unlösliche Kupferazid.

     

Die Lösung ist leicht dickflüssig, das liegt am entstandenen Lithiumnitrat, welches sich zuerst noch lösen muss. Unterstützen kann man dies indem man noch 30ml Ethanol hinzufügt und die Lösung auf 60°C erwärmt.

Möchte man wirklich sicher gehen, dass sich alles Lithiumnitrat löst, kann man noch 50ml Wasser hinzufügen, das Kupferazid ist darin ebenfalls nicht löslich

 

3) Nach erwärmen und 20 Minuten umrühren, kann der Niederschlag nun abgefiltert werden, und wird nochmals mit heißem Ethanol (ca. 50ml) nachgewaschen. Danach kann der Filter bei Raumtemperatur getrocknet werden.

  

 

Nach dem trocknen ist Kupferazid sehr empfindlich in Bezug auf Schlag und Reibung, es sollte mit höchster Vorsicht umgegangen werden. Schon kleinste Mengen erzeugen einen lauten Knall.