Медь имеет красивый красноватый оттенок, но при воздействии внешних факторов данный металл подвергается ряду химических реакций, в результате которых он становится зелёным.
Но почему происходит такая интересная цветовая трансформация? Оказывается, ответ аналогичен тому, почему железо ржавеет: если железо оставить незащищённым на открытом воздухе, оно подвергнется коррозии и образует слоистый оранжево-красный внешний слой.
«Когда такой металл, как медь, подвергается коррозии, он образует так называемый оксидный слой», — сказал Live Science Пол Фрейл (Paul Frail), старший инженер по антикоррозионной обработке в компании Suez Water Technologies & Solutions из Тревоса, штат Пенсильвания, США.
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. Со временем медь под слоем больше не подвергается достаточному воздействию воздуха, чтобы вступать в реакцию.
«Изначально плёнка может выглядеть тусклой или чёрной, — объяснил Фрейл, который также является членом Американского химического общества. — По мере того, как оксидная плёнка созревает и приобретает больше цвета, она начинает [изменяться], варьируясь от жёлто-красного, синего до зеленоватого цвета.»
Он отметил, что Статуя Свободы является известным примером позеленения меди, как и металлическая медь, используемая в других типах статуй, а также в старых правительственных зданиях, офисных строениях и конструкциях университетов.
Цвет, который мы видим на старой меди, подвергнутой воздействию воздуха, не связан напрямую с оксидом меди или реакцией меди с кислородом в сухом воздухе, сказал Марк Джонс (Mark Jones), химик на пенсии из Dow Chemical.
Когда происходит оксидная реакция, оксиды не окрашиваются. Скорее всего, цвет возникает в результате «реакции следов сульфата и хлорида в атмосфере с оксидом меди», — сказал Джонс в интервью Live Science. Оксиды серы образуются, например, при сжигании топлива с серой, после чего уже попадают на медь с дождём.
«Они вступают в реакцию с оксидами на поверхности [меди] и придают цвет», — сказал Джонс об оксидах серы, которые всегда в небольших количествах присутствуют в воздухе.
Это одна из демонстраций того, как постепенное изменение цвета меди требует нескольких этапов.
В периодической таблице элементов медь расположена рядом с никелем и цинком в первом ряду так называемых переходных металлов, которые относятся к металлам с определёнными металлическими свойствами.
Среди этих свойств хорошая проводимость электричества, устойчивость к коррозии, высокая пластичность (или способность к деформации) и хорошая теплопередача.
Фрейл отметил, что медь, как и ряд других металлов, может быть легко объединена в сплавы, которые обладают популярными свойствами в строительстве, включая медленную коррозию по сравнению с железом.
«Распространённым сплавом меди является латунь, где медь смешана с цинком», — сказал Фрейл.
По словам Джонса, медь также стоит выше серебра и золота в периодической таблице, а это означает, что она имеет сходный химический состав с этими элементами. Он отметил, что ни один из них не окисляется быстро; в то время как золото полностью устойчиво к окислению, серебро менее устойчиво, чем золото, тогда как медь ещё менее устойчива, как золота, так и серебра.
«Все эти свойства, а также более высокое природное содержание меди, чем золота и серебра, способствуют использованию меди в электротехнике», — добавил он.
Медь также является основным компонентом катализатора, используемого для производства метанола и винилхлорида.
