Avrai sicuramente notato che le vecchie statue di rame spesso sono ricoperte da una patina verde: questo succede a causa della reazione del rame esposto all’ossigeno e agli agenti atmosferici nel tempo.
Il cambiamento di colore si nota su vecchi tetti, statue di rame e tutto ciò che è fatto di rame rimanendo esposto all’ossigeno. Questo cambiamento, chiamato ossidazione, avviene nel tempo man mano che il metallo superficiale reagisce con l’ossigeno.
Dalla formazione della patina alla formazione della ruggine sul ferro
Entrambe le reazioni avvengono quando l’ossigeno nell’aria interagisce con gli atomi di metallo in presenza di acqua. Il rame inizia a reagire con l’ossigeno nell’aria per formare ossido di rame. Col tempo l’ossido continuerà a reagire con l’ossigeno reagendo anche con con l’anidride carbonica e l’acqua nell’aria, ricoprendo la superficie con quell’iconica patina di colore blu-verde.
A seconda della quantità di anidride carbonica e acqua nell’aria, si verificano diverse reazioni chimiche che trasformano le sfumature di ossido di rame di blu, verde e viola. La città in cui si trova il rame influenzerà il suo colore finale. Ad esempio, le città più grandi tendono ad avere più solfati di aerosol (prodotti dalla combustione di combustibili fossili) che trasformano l’ossido di rame in una tonalità scura di verde e smeraldo.
L’equilibrio unico di sostanze chimiche e tempo che sperimenta ogni superficie di questo metallo ne determinerà i diversi colori. C’è una ragione per cui una superficie patinata è associata alla bellezza. Infatti è una rappresentazione visiva e una testimonianza della capacità dell’oggetto di resistere alle prove del tempo.
Perché gli anelli e bracciali fanno diventare verde la pelle
Ti è mai capitato di avere un anello verde al dito? Lo scolorimento nel punto in cui un anello tocca la tua pelle è dovuto a una combinazione di fattori: il metallo dell’anello, l’ambiente chimico della pelle e la risposta immunitaria del corpo all’anello.
Metalli che scoloriscono la pelle
È un’idea sbagliata comune che solo gli anelli economici possano far diventare il tuo dito verde. Gli anelli economici sono comunemente realizzati utilizzando rame puro o in lega, che, come abbiamo spiegato sopra, reagisce con l’ossigeno ossidandosi, diventando verde. Non è dannoso e sparisce pochi giorni dopo aver smesso di indossare l’anello. Tuttavia, anche i gioielli raffinati possono tingere la pelle.
Gli anelli d’argento possono far diventare la pelle verde o nera. L’argento reagisce con gli acidi e l’aria per appannarsi in un colore nero. L’argento sterling di solito contiene circa il 7% di rame, quindi puoi ottenere anche lo scolorimento verde. L’oro, in particolare l’oro 10k e 14k, di solito contiene abbastanza metallo non aureo da poter tingere. L’oro bianco è un’eccezione, poiché è placcato con rodio, che tende a non scolorirsi. La placcatura in rodio si consuma nel tempo, quindi un anello che inizialmente sembra a posto potrebbe scolorirsi dopo essere stato indossato per un po’ di tempo.
Reazioni ai metalli
Un’altra causa di scolorimento può essere una reazione al metallo dell’anello. Alcune persone possono essere sensibili a uno qualsiasi dei numerosi metalli utilizzati nell’anello, in particolare rame e nichel. L’applicazione di lozioni, profumi o altre sostanze chimiche sulla mano mentre si indossa un anello aumenta la probabilità che l’anello, la sostanza chimica e la pelle reagiscano.
La Statua della Libertà
Ora che sappiamo che il rame reagisce con l’aria formando il verderame, approfondiamo i motivi per cui il colore della Statua della Libertà è speciale. In parte succede a causa delle condizioni ambientali uniche. Non è una semplice singola reazione tra rame e ossigeno che produce un ossido verde. L’ossido di rame continua a reagire per produrre carbonati di rame, solfuro di rame e solfato di rame.
Ci sono tre composti principali che formano la patina blu-verde:
Cu 4 SO 4 (OH) 6 (verde)
Cu 2 CO 3 (OH) 2 (verde)
Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 (blu)
Ecco cosa succede: inizialmente, il rame reagisce con l’ossigeno dell’aria in una reazione di ossidoriduzione o redox. Il rame dona elettroni all’ossigeno, che ossida questo metallo e riduce l’ossigeno:
2Cu + O 2 → Cu 2 O (rosa o rosso)
Quindi l’ossido di rame (I) continua a reagire con l’ossigeno per formare ossido di rame (CuO):
2Cu 2 O + O 2 → 4CuO (nero)
Al momento della costruzione della Statua della Libertà, l’aria conteneva molto zolfo dovuto all’inquinamento atmosferico prodotto dalla combustione del carbone:
Cu + S → 4CuS (nero)
Il CuS reagisce con l’anidride carbonica (CO 2) dell’aria e gli ioni idrossido (OH – ) del vapore acqueo per formare tre composti:
2CuO + CO 2 + H 2 O → Cu 2 CO 3 (OH) 2 (verde)
3CuO + 2CO 2 + H 2 O → Cu 3 (CO 3 ) 2 (OH) 2 (blu)
4CuO + SO 3 +3H 2 O → Cu 4 SO 4 (OH) 6 (verde)
La velocità di sviluppo della patina (20 anni, nel caso della Statua della Libertà) e del colore dipende dall’umidità e dall’inquinamento dell’aria, non solo dalla presenza di ossigeno e anidride carbonica. La patina si sviluppa e si evolve nel tempo. Quasi tutto il metallo nella statua è ancora originale, quindi il verderame si è sviluppato per oltre 130 anni.
Dipingere la Statua della Libertà?
Quando la statua è diventata verde per la prima volta, le autorità volevano dipingerla. I giornali di New York pubblicarono articoli sul progetto nel 1906, provocando una protesta pubblica. Un giornalista del Times intervistò un produttore di rame e bronzo, chiedendogli se pensava che la statua dovesse essere ridipinta. La risposta fu che la verniciatura non era necessaria poiché la patina protegge il metallo e che un atto del genere avrebbe potuto essere considerato vandalismo.
Sebbene dipingere la Statua della Libertà sia stato suggerito più volte nel corso degli anni, non è mai stato fatto. Tuttavia, la torcia, originariamente di rame, si è corrosa è rimasta danneggiata dopo una ristrutturazione per installare le finestre. Negli anni ’80 la torcia originale è stata tagliata via e sostituita con una rivestita di foglia d’oro.
Esperimento per provocare la reazione verde
Puoi simulare la patinatura della Statua della Libertà. Non hai nemmeno bisogno di aspettare 20 anni per vedere i risultati. Avrai bisogno di:
una moneta (o qualsiasi metallo di rame, ottone o bronzo)
aceto (acido acetico diluito)
sale (cloruro di sodio)
Mescola circa un cucchiaino di sale e 50 millilitri di aceto in una piccola ciotola. Le misure esatte non sono importanti. Immergi metà della moneta o un altro oggetto a base di rame nella miscela. Osserva i risultati.
Se la moneta era opaca, la metà che hai immerso ora dovrebbe essere lucida.
Metti la moneta nel liquido e lasciala riposare per 5-10 minuti. Dovrebbe essere molto brillante. Come mai? L’acido acetico dell’aceto e il cloruro di sodio (sale) hanno reagito formando acetato di sodio e acido cloridrico (acido cloridrico). L’acido ha rimosso lo strato di ossido esistente. Ecco come poteva apparire la Statua quando era nuova.
Tuttavia, le reazioni chimiche sono ancora in corso. Non risciacquare la moneta di sale e aceto. Lascia asciugare naturalmente e guardatela il giorno successivo. Si starà formando la patina verde. L’ossigeno e il vapore acqueo nell’aria reagiscono con il rame per formare il verderame.
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