L’ossidazione del rame è comunque un processo naturale basti pensare alle statue di bronzo che mostrano una patina verde a causa dell’ossidazione del rame presente. Il rame è un elemento che ha un potenziale normale di riduzione negativo sia per quanto attiene la sua trasformazione in Cu+ che in Cu2+:
Cu → Cu+ + 1 e– E° = – 0.521 V
Cu → Cu2+ + 2 e– E° = – 0.337 V
Ossidazione
Il rame non reagisce in ambiente acido ma si ossida solo in presenza di acido nitrico che è un buon ossidante secondo la reazione:
Cu + 4 HNO3 → Cu(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O
Il processo di ossidazione del rame in presenza di aria e agli agenti atmosferici è molto lungo. Avviene secondo una serie di reazioni con formazione della patina verde che ha una stechiometria variabile.
Stadi dell’ossidazione
Il primo stadio della reazione prevede la formazione di ossido di rame (I):
4 Cu + O2 → 2 Cu2O
L’ossido di rame (I) è a sua volta ossidato per formare ossido di rame (II) che è di colore nero:
2 Cu2O + O2 → 4 CuO
Nel corso degli anni l’ossido di rame (II) reagisce con il biossido di carbonio e il vapore acqueo contenuti nell’aria per formare carbonati basici di rame (II) secondo le reazioni:
2 CuO + CO2 + H2O → Cu2(OH)2CO3
3 CuO + 2 CO2 + H2O → Cu3(OH)2(CO3)2
Sia Cu2(OH)2CO3 che è di colore verde ed è noto come malachite che Cu3(OH)2(CO3)2 di colore azzurro noto come azzurrite possono essere usati quali pigmenti.
In presenza di agenti inquinanti quali l’anidride solforica, l’ossido di rame (II) dà luogo alla formazione di brochantite di colore verde che è un solfato basico di rame (II):
4 CuO + SO3 + 3 H2O → Cu4(OH)6SO4
La formazione di uno o più dei sali basici è influenzata dall’umidità e dal grado di inquinamento.
Sin dall’antichità, per ottenere particolari colorazioni del rame, sono state utilizzate svariate tecniche che possono anche avere lo scopo di anticare il metallo. Attualmente sono in vendita delle soluzioni appositamente preparate ma molti si cimentano con vecchie tecniche che prevedono, ad esempio l’uso del solfuro di potassio, dell’ammoniaca, del bicarbonato di sodio o delle uova sode.
Questi metodi sono sicuramente efficaci ma bisognerebbe conoscere il procedimento e le quantità, ma cosa fondamentale, non dovrebbero mai essere sperimentati in casa e tantomeno da persone inesperte