Статуя Свободы – известный пример того, как медь становится зеленой. (Изображение предоставлено: Shutterstock)
Медь имеет красивый красноватый оттенок, но под воздействием элементов металл претерпевает ряд химических реакций, в результате которых он становится зеленым.
Но почему происходит такое изменение цвета? Оказывается, ответ схож с тем, почему ржавеет железо: если оставить железо незащищенным на открытом воздухе, оно ржавеет и образует чешуйчатый оранжево-красный внешний слой.
«Когда медь корродирует, она образует так называемый оксидный слой,» рассказал Пол Фрейл, старший инженер по антикоррозийной обработке компании Suez Water Technologies & Solutions.
Фрейл объяснил, что оксидный слой образуется, когда поверхность меди вступает в реакцию с кислородом и водой, присутствующими в атмосфере Земли. Слой состоит из солей меди и кислорода и со временем становится толще. В конце концов, медь, находящаяся под этим слоем, больше не подвергается воздействию воздуха для реакции.
«Первоначально пленка может выглядеть потускневшей или черной,» – говорит Фрейл, который также является членом Американского химического общества. «По мере образования оксидной пленки и усиления ее цвета, она начнет [изменяться], варьируясь в цвете от желто-красного, голубого и до зеленоватого.»
Статуя Свободы, отметил он, является известным примером позеленения меди, как и медный металл, используемый в других типах статуй, а также в старых зданиях государственных учреждений, офисов и университетов.
Археологи обнаружили медное ожерелье с надписью «Никостратос» рядом с мумией в Асуане, Египет. (Изображение предоставлено: Миланский университет)
«Цвет, который мы видим на старой меди, подвергшейся воздействию воздуха, не обусловлен непосредственно оксидом меди, или реакцией меди с кислородом в сухом воздухе,» говорит Марк Джонс, химик на пенсии из компании Dow Chemical.
Когда происходит реакция оксида, оксиды не окрашиваются. Скорее, цвет появляется в результате «реакции следов сульфатов и хлоридов в атмосфере с оксидом меди,» – сказал Джонс. Оксиды серы образуются, например, при сгорании топлива с серой, а затем попадают на медь через дождь.
«Они реагируют с оксидами на поверхности [меди] и дают цвет,» – сказал Джонс об оксидах серы, которые всегда присутствуют в воздухе на низком уровне. Это одна из демонстраций того, как постепенное изменение цвета меди требует нескольких этапов.
Полоса 11, часть медных свитков Мертвого моря. (Изображение предоставлено: Усама Шукир Мухаммед Амин FRCP(Glasg), CC By 4.0)
В периодической таблице элементов медь находится рядом с никелем и цинком в первом ряду так называемых переходных металлов, которые относятся к металлам с определенными свойствами.
Эти свойства включают в себя хорошую проводимость электричества, устойчивость к коррозии, высокую пластичность и хорошую передачу тепла.
Медь, как и другие металлы, легко комбинируется для получения сплавов, отметил Фрейл, которые обладают популярными свойствами в строительстве, включая медленную коррозию по сравнению с железом. «Распространенным сплавом меди является латунь, где медь смешивается с цинком,» – сказал Фрейл.
Медь также находится выше серебра и золота в периодической таблице, что означает, что она имеет схожий химический состав с этими элементами, сказал Джонс. Ни один из них не подвергается быстрому окислению, отметил он; в то время как золото полностью устойчиво к окислению, серебро менее устойчиво, чем золото, а медь еще менее устойчива, чем золото или серебро.
«Все эти свойства, а также более высокая природная распространенность меди по сравнению с золотом и серебром, способствуют использованию меди в электротехнике,» – добавил он. Медь также является основным компонентом катализатора, используемого для получения метанола и винилхлорида.
Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».
