چرا مس اکسید می‎شود و به رنگ سبز روشن در می‌آید؟

ویژگی های مس 

رنگ طبیعی مس، نارنجی یا صورتی - سفید است که یک درخشش روشن فلزی نیز دارد. مس از دسته عناصر کمی است که رنگ طبیعی‌اش سفید یا خاکستری نیست. با این حال زمانی که در معرض هوا قرار می‌گیرد و اکسیده می‌شود به رنگ سبز روشن در می‌آید. اکسید شدن یک رخ داد غیر طبیعی نیست حتی در سیب هم رخ می‌دهد، اما ویژگی حائز اهمیتش در این بخش مقاومتی است که برای مس ایجاد می‌کند. مثالی بارز از اکسیداسیون مس، مجسمه آزادی است. بر روی ساختار مجسمه آزادی یک رنگ سبزی بوجود آمده است که به دلیل قرار گرفتنش در معرض هواست نه قرار گرفتن در معرض باران اسیدی.

عمل اکسیداسیون یک رخ داد عجیب و خارق العاده‌ای نیست. شما می‌تواند این رخ داد را در زندگی روزمره و در چیزهای بسیار پیش پا افتاده مشاهده کنید. به عنوان مثال زمانی که سیبی را پوست می‌گیرید یا از وسط نصف می‌کنید قسمتی که بدون پوست مانده و در معرض هوای آزاد قرار گرفته اکسید شده و به رنگ قهوه‌ای در می‌آید.

اکسیداسیون در آهن معمولا با نام «زنگ زدگی» در اذهان جا افتاده است. اکسیداسیون در آلومینیوم منجر به ایجاد یک لایه سفید بر روی سطح آلومینیوم می‌شود. این رخ داد را می‌توانید بر روی در و پنجره‌های آلومینیومی که در معرض بارش‌های شدید قرار گرفته‌اند مشاهده کنید.

اکسیداسیون مس و تغییر رنگ آن

در اکسیداسیون یک عنصر در تعامل با عنصر دیگر، الکترون (و یا هیدروژن) از دست می‌دهد. مشابه آهن و آلومنیوم، عنصر مس نیز اگر در معرض هوا قرار گیرد، فرآیند اکسیداسیون را تجربه می‌کند. اگر اتمسفر دارای رطوبت و نم زیادی باشد، این فرآیند تسریع می‌شود. فلز مس با اکسیژن واکنش می‌دهد و منجر به تشکیل لایه‌ی بیرونی اکسید مس می‌شود که ظاهر سبز رنگ و یا سبز متمایل به آبی دارد. این لایه به زنگ مفرغ مشهور است. بر خلاف فرآیندهای اکسیداسیون مخرب دیگر، زنگ مفرغ به عنوان لایه‌ی محافظ عمل می‌کند و موجب هیچ گونه ضعفی در فلز نمی‌شود. در نتیجه مس به عنوان یک عنصر مهم که مقاوم به خوردگی است، در نظر گرفته می‌شود. زنگ مفرغ از خوردگی بیشتر مس در زیر لایه‌ی اکسیدی، جلوگیری می‌کند. اغلب اوقات این لایه بر روی پشت بام ساختمان‌های قدیمی دیده می‌شود و به عنوان پوشش ضد آب و ضد آفتاب عمل می‌کند. فرآیند اکسیداسیون با تشکیل سه محصول اصلی شناخته می‌شود که عبارتند از : آزوریت، مالاچیت و بروشانتیت. این مواد معدنی، رنگ مشخصه‌ی سبز متمایل به آبی را به فلز مس اکسید شده می‌دهند و لایه‌ی زنگ مفرغ را تشکیل می‌دهند. به سادگی می‌توان گفت که این واکنش، اکسیداسیون – احیا است که در آن هم اکسیداسیون و هم احیا به طور هم زمان رخ می‌دهند.اکسیداسیون یک پدیده‌‎ایست که در آن یک عنصر وقتی در برابر عنصری دیگر قرار می‌گیرد الکترون‌هایش(و یا هیدروژن‌هایش) را از دست می‌دهد. عنصر مس، همانند آهن و آلومینیوم، در صورتی که در معرض هوا قرار گیرد، اکسیده می‌شود. اگر هوا رطوبت بالایی داشته باشد اکسیده شدن روند سریعتری را طی می‌کند. فلز مس با اکسیژن واکنش می‌دهد و منجر به تشکیل یک لایه بیرونی به نام اکسید مس می‌شود. رنگ این اکسید مس، رنگ سبز یا مایل به سبز به نظر می‌رسد. این لایه به عنوان پاتینا شناخته می‌شود. فرآیند اکسیداسیون در مس برخلاف سایر فرآیندهای اکسیداسیون که مخرب هستند، به عنوان یک لایه محافظ عمل می‌کند و هیچ ضعفی برای فلز ایجاد نمی‌کند. از این رو مس عنصری بسیار باارزش است که در برابر خوردگی مقاومت بالایی دارد.

واکنش‌ها

فرایند اکسیداسیون مس توسط سه ساختمان یا ماده اصلی ایجاد می‌شود که عبارتند از: آزوریت، مالاکیت و بروکانتیت. این مواد معدنی رنگ مایل به آبی – سبز را به مس اکسید شده انتقال داده و لایه پاتینا را تشکیل می‌دهند. به عبارت ساده‌تر این یک واکنش شمیایی است که در آن اکسیداسیون و کاهش هردو در یک زمان اتفاق می‌افتند.

در ابتدا مس با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد و به رنگ قرمز مایل به خرمایی یا قهوه‌ای در می‌آید.

به علاوه جو شامل آلاینده‌های مختلفی همچون دی‌اکسید گوگرد، مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و غیره است. در مناطقی که اشتعال و احتراق زغال سنگ رخ می‌دهد، گازهای سولفور در مقیاس وسیعی وجود دارند. زیرا گوگرد یک ناخالصی است که در بسیاری از انواع ذغال سنگ موجود است. اکسید مس با این عنصر به شکل سولفات مس آبی رنگ واکنش داده و با دی اکسید کربن و رطوبت موجود در هوا واکنش نشان می‌دهد تا لایه پاتینا را تشکیل دهد.

به طور متناوب، اکسید مس به طور مستقیم با CO2,H2O و سولفور اکسید واکنش نشان می‌دهد تا ترکیبات بروکانتیت، مالاکیت و آزوریت را تشکیل دهد.

بروکانتیت ، زمانی تشکیل می‌شود که سطح بالایی از گازهای سولفوریک موجود باشد. رنگ این عنصر سبز است و با نام سولفات هیدراته مس شناخته می‌شود.

مالاکیت، یک ترکیب سبزرنگ است که به طور طبیعی شکل می‌گیرد و ازسنگ‌های معدنی نیمه‌گرانبها می‌باشد.

آزوریت نیز به عنوان کربنات هیدراته مس شناخته می‌شود و آبی رنگ است. آزوریت معمولا در نزدیکی مناطقی که مس استخراج می‌شود وجود دارد.