Science >> Wetenschap & Ontdekkingen >  >> Chemie

Koperaantasting begrijpen:oorzaken, fasen en zorg

Spencer Platt/Getty Images Nieuws/Getty Images

Koperaantasting ontvouwt zich in een goed gedefinieerde, meerfasige reactie. Aanvankelijk wordt het metaal dieprood, vervolgens zwart, en uiteindelijk krijgt het de groenachtige patina die iconische monumenten zoals het Vrijheidsbeeld, de kathedraal van Berlijn, het Weense paleis Belvedere en het parlementsgebouw Victoria, B.C., siert.

Hoewel de patina een architectonisch kenmerk kan zijn, lijkt het vaak een doorn in het oog op koperen huishoudelijke artikelen. Verwijderen is mogelijk, maar hierdoor wordt het onderliggende metaal blootgesteld aan verdere corrosie. In de meeste gevallen beschermt de groene laag feitelijk het koper eronder, wat bijdraagt aan de lange levensduur buitenshuis.

Koperaanslag is geen roest

Zowel roest als koperaantasting zijn het gevolg van oxidatie, maar ze zijn chemisch verschillend. Roest vormt zich op ijzerhoudende metalen en produceert ijzeroxiden die afbladderen en verder verval versnellen. Koperoxidatie levert stabiele oppervlakteverbindingen op die klevend blijven en het onderliggende metaal beschermen.

Wanneer koper onder extreme omstandigheden corrodeert, zoals zeer zuur of alkalisch water, of water met een hoog zout- of zuurstofgehalte, kan er verslechtering optreden. Deze scenario's komen het meest voor bij sanitaire systemen.

De stadia van kopercorrosie

Fase 1:Vorming van koper(I)oxide (Cu₂O)

Wanneer koper wordt blootgesteld aan zuurstof uit de lucht, vormt het eerst koper(I)oxide:

4Cu+O₂→2Cu₂O

Hierdoor krijgt het metaal een roodachtige tint.

Fase 2:Conversie naar koper(II)oxide (CuO)

Het Cu₂O reageert verder met zuurstof en produceert koper(II)oxide, een zwarte verbinding:

2Cu₂O+O₂→4CuO

Het plaatsen van een koperen plaat op de brander van een gasfornuis demonstreert deze overgang van rood naar zwart.

Fase 3:Ontwikkeling van de beschermende patina

In de loop van maanden tot jaren combineren CuO en koper(II)sulfide (CuS), gevormd wanneer zwavel in de lucht reageert met koper, zich met atmosferische CO₂ en vocht (OH⁻) om drie belangrijke patinabestanddelen te creëren:

  • Cu₂CO₃(OH)₂
  • Cu₃(CO₃)₂(OH)₂
  • Cu₄SO₄(OH)₆

Vervuilde lucht die rijk is aan zwavel versnelt de vorming van patina, een proces dat wordt aangedreven door bijproducten van de verbranding van fossiele brandstoffen.

Koper reinigen en conserveren

Sommige gebruikers waarderen het verouderde uiterlijk van aangetaste koperen spoelbakken en kookgerei, terwijl anderen de voorkeur geven aan een heldere afwerking. Een mild, niet-giftig zuur lost de oppervlakteverbindingen op zonder het metaal te beschadigen. Keukenbenodigdheden zoals witte azijn en keukenzout werken goed:

  • Strooi zout over het koperen oppervlak en wrijf met een doek gedrenkt in azijn; het natriumchloride en azijnzuur reageren om aanslag te verwijderen.
  • Voor hardnekkige afzettingen kookt u een zoutwateroplossing in het koperen voorwerp, voegt u azijn toe en laat u het mengsel enkele minuten staan.

Breng een beschermende film aan om toekomstige aanslag te voorkomen. Koperpoetsmiddel of een blanke lak kunnen spoelbakken en decoratieve stukken afdichten, maar deze afwerkingen mogen niet worden gebruikt op kookgerei dat wordt blootgesteld aan hoge temperaturen.

Voor meer gedetailleerde richtlijnen kunt u de Copper History &Conservation Resources van de American Copper Association raadplegen. .