Вы когда-нибудь видели статую крышу или скульптуру, которая выглядит немного зеленой?
Это из-за патины.
Покрытие патиной – это изменение поверхности, которое с возрастом становится более красивым. С научной точки зрения, патина – это зеленая или коричневая пленка, которая естественным образом образуется на поверхности меди в результате ряда химических реакций.
Медь образует патину при воздействии кислорода и атмосферных воздействий с течением времени. Вы увидите это изменение цвета на старой кровле, медных статуях и – если вы когда-либо были в Канберре – на крыше Shine Dome в Австралийской академии наук.
Блестящие медные плитки купольного здания под названием Shine Dome.
Сияющий купол в Австралийской академии наук, Канберра. Изображение слева (1): Новые медные плитки укладываются на купол. Изображение справа (2): Состаренная облицованная плитка.
Эти естественные изменения в медных предметах происходят со временем по мере окисления металла, что делает медь единственным в своем роде символом наследия, который трудно воспроизвести.
Кислотные дожди
Несмотря на то, что многие люди предполагают, что это так, кислотные дожди не вызывают позеленения меди. Люди обычно спрашивают об этом, увидев Статую Свободы, которая является медной статуей. Однако, правда в том, что, поскольку статуя подвергалась бомбардировке дождем и воздухом, она просто подверглась окислению. Никакое количество кислоты в дожде не заставило бы медь позеленеть.
Химическая реакция
Образование патины похоже на то, как образуется ржавчина на железе. Обе реакции происходят, когда кислород в воздухе взаимодействует с атомами металла в присутствии воды.
Медь начнет реагировать с кислородом в воздухе с образованием оксида меди.
4Cu + O2 → 2cu2o [красноватый / розовый]
Оксид меди будет продолжать реагировать на кислород с течением времени.
2Cu 2o + O 2 → 4CuO [черный]
Поскольку оксид меди продолжает вступать в реакцию с углекислым газом и водой в воздухе, он покрывает поверхность знаковым сине-зеленым цветом патины.
2CuO + CO2 + H2o → Cu 2 CO3 (OH) 2 [патина]
В зависимости от наличия углекислого газа и воды в воздухе происходят различные химические реакции, которые превращают оксид меди в оттенки синего, зеленого и фиолетового. Город, в котором находится медь, повлияет на ее окончательный цвет. Например, в крупных городах, как правило, больше аэрозольных сульфатов (образующихся при сжигании ископаемого топлива), которые придают оксиду меди темный оттенок зеленого и изумрудного.
Уникальный баланс химических веществ и времени, с которым сталкивается каждая медная поверхность, определяет, какие разные цвета вы видите.
Есть причина, по которой поверхность с патиной стала ассоциироваться с красотой. Это визуальное представление времени и свидетельство способности объекта выдерживать испытания.
Следует отметить, однако, что карбонат меди не ослабляет металл. В отличие от железа, которое становится слабее по мере того, как оно ржавеет, поскольку карбонат меди – это всего лишь потускнение, оно не снижает прочности меди. Таким образом, зеленая медная труба не слабее очищенной медной трубы. Поэтому некоторые находят в этом красоту.