Af hverju fellur á kopar og hvernig er hægt að koma í veg fyrir það?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Af hverju fellur á kopar og hvernig er hægt að koma í veg fyrir það?
Hér er einnig svarað spurningunni:

Hvað er það nákvæmlega sem á sér stað: ‘við myndun spanskgrænu á kopar og þegar ‘fellur á silfur’’

Kopar er frumefni númer 29 í lotukerfinu og hefur efnatáknið Cu sem er skammstöfun á latneska heiti þess cuprum. Rauð-appelsínuguli/rauð-brúni litur kopars er einkennandi fyrir málminn enda flestir aðrir málmar gráir eða silfurlitir/hvítir.

Það er hins vegar vel þekkt að kopar sem er úti veðrast og breytir um lit með tíð og tíma og verður sægrænn/blágrænn. Það sama á við um ýmis koparmálmblendi eins og brons og messing. Þetta sést glögglega á styttum og þökum og veggjum húsa með koparyfirborð, eins og til dæmis Frelsistyttunni í New York og húsi Hæstaréttar Íslands. Þessi blágræni litur kopars kallast spanskgræna/spansgræna en gengur einnig undir nafninu kopargræna eða eirgræna. Nafngiftin spanskgræna/spansgræna (e. verdigris) á rætur að rekja til Spánar en efnið var fyrst flutt út frá Spáni.

Nokkrir litir koma við sögu þegar kopar veðrast. Nýfægður kopar er ferskjulita og líkist jafnvel gulli á lit. Eftir nokkurra mánaða útiveru er koparinn orðinn rauðbrúnn/brúnn (sem getur svo að hluta til orðið svartur) en fær á sig grænan og bláan lit á nokkrum árum og endar svo í blágrænum mörgum árum síðar.

Kopar hvarfast við ýmis efni í andrúmsloftinu og myndast við það húð á koparinn. Er þá talað um að það hafi fallið á málminn. Efnahvörfin valda litabreytingunum á yfirborði koparsins og fer liturinn eftir því hvaða efni eiga í hlut. Kopar byrjar á því að hvarfast við súrefni og myndar kopar(I)oxíð (Cu₂O) sem er rauðbrúnt á lit og er efnahvarfið eftirfarandi:

$ 4Cu_{(s)}+ O_{2(g)} \to 2Cu_{2} O_{(s)}$ (rauðbrúnt efni)

Kopar(I)oxíðið hvarfast áfram við súrefni og myndar svart kopar(II)oxíð (CuO):

$ 2Cu_2 O_{(s)}+ O_{(2(g)} \to 4CuO_{(s)}$ (svart efni)

Kopar(II)oxíðið hvarfast svo við ýmis efni í loftinu og myndar græn og bláleit efni sem gefa fullveðruðum kopar einkennandi blágræna litinn:

$4CuO_{(s)}+ SO_{3(g)}+3H_2 O_{(l)} \to Cu_4 SO_4 (OH)_{6(s)}$ (grænt efni)

$2CuO_{(s)}+ CO_{2(g)}+H_2 O_{(l)} \to Cu_2 CO_3(OH)_{2(s)}$ (grænt efni)

$3CuO_{(s)}+ 2CO_{2(g)}+H_2 O_{(l)} \to Cu_3 (CO_3 )_{(2)} (OH)_{2(s)}$ (bláleitt efni)

Kopar tærist sem sagt en ekki á sama hátt og járn því húðin sem myndast á koparinn ver málminn sem undir liggur á meðan tæring járns (myndun ryðs) étur járnið upp. Það er því í raun í góðu lagi að það falli á koparhluti, þeir breyta þá bara um lit. Þök og veggir húsa með spanskgrænu hafa lengi þótt fín, bæði vegna litarins og vegna þess hversu dýr þau eru en þau hafa þó þann óumdeilda kost að vera endingargóð og viðhaldsfrí. Oft hefur verið brugðið á það ráð að kaupa þak- og veggplötur með formeðhöndluðu spanskgrænu yfirborði svo ekki þurfi að bíða í mörg ár eftir að spanksgrænan myndist en sú leið er töluvert dýrari en að kaupa ómeðhöndlaðar koparþakplötur og koparveggplötur.

Það er hægt að koma í veg fyrir eða að minnsta kosti hægja verulega á myndun spanskgrænu á yfirborði kopars. Til dæmis með því að bera feiti/vax á yfirborðið sem hindrar aðkomu súrefnis, vatns, koldíoxíðs og annarra efna sem koma við sögu. Einnig er hægt að nota alls konar glær húðunarefni eða lökk fyrir málma.

Heimildir og myndir:

• Copper. Wikipedia. (Sótt 12.9.2022).
• Why Does Copper Oxidize and Turn Green? ScienceStruck. (Sótt 12.9.2022).
• Verdigris. Wikipedia. (Sótt 12.9.2022).
• Why Do Brass, Bronze and Copper Turn Green? Make it From Metal. (Sótt 12.9.2022).
• málið.is. (Sótt 12.9.2022).
• Mynd: Mats - Icelandic Image Library. © Mats Wibe Lund. Birt með góðfúslegu leyfi. (Sótt 9.9.2022).
• JTC Roofing Contractors. (Sótt 9.9.2022).

...