چرا مس به مرور زمان سبز می‌شود؟

در طول تاریخ بشر مس همواره به عنوان یک ماده جذاب و همه‌کاره شناخته شده و در مصارف بی‌شماری استفاده شده است. اما سوال این است که دقیقا چرا سبز شدن رنگ مس به مرور زمان اتفاق می‌افتد؟ در این مقاله از فولادینو قصد داریم علل دیده شدن این رنگ سبز را مورد بررسی قرار دهیم و مزایا و معایب این فرایند را شرح دهیم. همچنین برگشت‌پذیر بودن یا نبودن فرایند تغییر رنگ مس و معروفترین نمونه‌های وقوع آن را مورد بررسی قرار خواهیم داد.

مس چیست؟

مس (Cu)، یک فلز با رنگ قرمز مایل به قهوه‌ای، با عدد اتمی ۲۹ است. مس یکی از اولین فلزاتی بود که نسل بشر آن را کشف کرد و حتی شواهدی از استفاده از آن در ۱۰۰۰۰ سال پیش نیز موجود است. این فلز که نرم بودن، چکش‌خواری و انعطاف‌پذیری از ویژگی‌های آن است، دارای رسانایی حرارتی و رسانایی الکتریکی بالایی نیز است که از این حیث در میان فلزات خالص فقط نقره از آن پیشی می‌گیرد. خواص منحصر به فرد فلز مس آن را به یک ماده اصلی در صنایع و کاربردهای مختلف در طول تاریخ تبدیل کرده است.

جدول تناوبی؛ فلزات واسطه

فلز مس به گروه فلزات واسطه در جدول تناوبی تعلق دارد که عناصری هستند که بین گروه‌های ۳ و ۱۲ یافت می‌شوند. از جمله ویژگی‌های فلزات واسطه این است که حالت‌های اکسیداسیون متعددی دارند و توانایی تشکیل ترکیبات پایدار با عناصر مختلف را نیز دارا هستند. این ویژگی منحصر به فرد، فلزات واسطه را قادر می‌سازد تا در کاربردهای مختلف، از الکترونیک گرفته تا مصالح ساختمانی، مورد استفاده قرار گیرند. سایر فلزات واسطه عبارتند از:

• آهن (Fe)
• نیکل (Ni)
• کروم (Cr)
• منگنز (Mn)
• کبالت (Co)
• تیتانیوم (Ti)

چقدر طول می‌کشد تا رنگ مس سبز شود؟

به صورت کلی باید بگوییم که نمی‌شود به این سوال پاسخ قطعی داد زیرا مدت زمان این فرایند کاملا به شرایط محیطی وابسته است اما  شما هرگز نمی‌بینید که مس در طول یک شب سبز شود. مس در اثر اکسیداسیون به رنگ سبز در می‌آید که معمولاً به آن “پتینه” می‌گویند. گاهی اوقات ممکن است چندین سال طول بکشد تا این فرآیند انجام شود، زیرا همانطور که گفته شد پیش رفتن این فرایند به شرایط محیطی مانند دما، رطوبت محیط و سطح تماس فلز مس با هوا و آب بستگی دارد.

لازم به ذکر است که اگر آلاینده‌هایی مانند دی اکسید گوگرد یا یون‌های کلرید در هوا وجود داشته باشند، سرعت سبز شدن مس می‌تواند به میزان قابل توجهی تسریع شود. به طور معمول، بین ۵ تا ۳۰ سال طول می‌کشد تا مس پتینه سبز متمایز خود را ایجاد کند. اگرچه همانطور که ذکر شد اگر فلز مس در محیط سخت باشد ممکن است طی چند ماه پتینه ظاهر شود.

فواید اکسید مس (پتینه)

اکسید مس در برخی موارد می تواند از نظر زیبایی بصری دلپذیر باشد. جدا از این مسئله، پتینه سبز ایجاد شده این مزیت را دارد که به نوعی شرایط محافظت از مواد را فراهم می کند. لایه سبز پتینه، مانعی بین مس زیر و محیط ایجاد می کند و این امر از خوردگی بیشتر مس جلوگیری می‌کند و دوام آن را افزایش می‌دهد. این مزیت کلیدی در فضاهای باز و سقف‌ها می‌تواند بسیار تاثیرگذار باشد.

اکسیداسیون چیست؟

اکسیداسیون به مجموعه‌ای از واکنش‌های شیمیایی گفته می‌شود که در آن یک ماده الکترون از دست می‌دهد و نهایتا منجر به تشکیل یک ترکیب جدید می‌شود. اکسیداسیون نقش بسیار مهمی را در انواع فرایندهای طبیعی و صنعتی، از زنگ زدگی آهن گرفته تا احتراق سوخت، ایفا می‌کند.

این فرایند در مورد مس به این گونه است که هنگامی که در معرض اکسیژن و رطوبت قرار می‌گیرد، تحت یک سری واکنش‌های اکسیداسیون قرار گرفته و اکسید مس (Cu2O) را تشکیل می‌دهد.

با گذشت زمان، دی‌اکسید مس با دی‌اکسید کربن، دی‌اکسید گوگرد و سایر گازهای اتمسفر برهم کنش می‌کند و پتینه سبز هیدروکسید مس، سولفات مس و کربنات مس را تشکیل می‌دهد. به عبارت ساده، مس به عناصر واکنش نشان می‌دهد و یک مانع متمایز را ایجاد می‌کند. پس در کنار سطح سبز رنگ پتینه، مس اکنون دارای یک لایه محافظ اضافی در برابر اکسیداسیون و خوردگی اضافی است. البته، مانند هر واکنش شیمیایی، همه چیز در مورد این فرآیند مثبت نیست و در ادامه نکات منفی سبز شدن مس را شرح خواهیم داد.

چه زمانی اکسید مس یک عیب محسوب می‌شود؟

تجمع اکسید مس می‌تواند رسانایی مس را کاهش داده و عملکرد قطعات را در کاربردهای الکتریکی به خطر بیندازد. اکسید مس رسانایی کمتری نسبت به مس خالص دارد. این امر مقاومت الکتریکی بیشتر را حاصل می‌کند و پتانسیل گرم شدن بیش از حد یا خرابی دستگاه را افزایش می‌دهد.

اکسید مس همچنین می‌تواند در محیط‌های صنعتی که در آن فرآیندها به مس با خلوص بالا (یعنی تولید نیمه هادی) نیاز دارند، مشکل ساز باشد. وجود اکسید مس می‌تواند باعث آلودگی و نقص در محصولات نهایی شود؛ بنابراین نیاز به فرآیندهای تمیز کردن و پرداخت دقیق برای اطمینان از خلوص مس همواره حس می‌شود.

آیا فرایند سبز شدن رنگ مس برگشت‌پذیر است؟

تشکیل اکسید مس را می‌توان از طریق فرآیندهای شیمیایی و مکانیکی معکوس کرد. در روش‌های شیمیایی، اسیدهای ضعیف مانند سرکه یا آبلیمو می‌توانند پتینه را حل کنند. همچنین یک ساینده ملایم مانند نمک کمک می‌کند تا به آرامی لایه سبز باقیمانده را پاک کند. فرایندهای ذکر شده به طور موثر رنگ مسی اصلی را بدون آسیب رساندن به سطح مس بازیابی می‌کنند.

روش‌‌های مکانیکی مانند سنباده زدن یا پرداخت نیز می‌توانند پتینه سبز رنگ را از بین ببرند، اما نیاز به احتیاط بیشتری دارند. برای جلوگیری از خراشیدگی یا آسیب رساندن به مس زیرین باید از مواد یا ابزار ساینده با دقت بسیار بالا استفاده شود. همانطور که ذکر شد معکوس کردن فرآیند پتینه امری قابل دستیابی است؛ اما انتخاب روش مناسب و رعایت احتیاط برای حفظ یکپارچگی مس ضروری است.

نمونه‌های معروف سبز شدن رنگ مس

به عنوان یکی از معروفترین نمونه‌های اکسیداسیون مس، می‌توان به مجسمه آزادی اشاره کرد. این مجسمه که در ابتدا رنگی قرمز مایل به قهوه‌ای داشت بعد از آنکه در سال ۱۸۸۶ نصب گردید به مرور زمان سبز رنگ شد. 

در طول سالیان، پتینه سبز ایجاد شده روی مجسمه به نوعی نماد تبدیل شده است و اکنون به عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از ظاهر آن شناخته می‌شود. همانطور که پیش‌تر به این موضوع اشاره شد پتینه ایجاد شده از مس زیرین در برابر خوردگی بیشتر محافظت می‌کند و طول عمر این بنای تاریخی را تضمین می‌کند.

یکی دیگر از نمونه‌های معروف سبز شدن رنگ مس، سقف تاریخی گنبدی از جنس مس ساختمان پارلمان کانادا در اتاوا، انتاریو است. این ساختمان که در اوایل قرن بیستم ساخته شده، دارای گنبد مسی سبز رنگ است که به عنوان یک ویژگی برجسته معماری به شمار می‌رود.

با گذشت زمان، مسی که در ساخت گنبد به کار رفته، به دلیل فرآیند اکسیداسیون، پتینه جلگه‌ای ایجاد کرده است. این پتینه سبز نه تنها یک عنصر بصری قابل توجه به این بنا اضافه کرده، بلکه به عنوان یک لایه محافظ عمل می‌کند و از مس زیرین در برابر زنگ زدگی محافظت خواهد کرد.

جمع‌بندی و نحوه خرید مس از فولادینو

پتینه سبز رنگی که روی سطوح مسی ایجاد می شود یک پدیده طبیعی است که هم مزایا و هم معایبی را به همراه دارد. درک علم پشت آن نه تنها به این سؤال پاسخ می‌دهد که چرا مس سبز می‌شود، بلکه می‌تواند به ما کمک کند مفاهیم کاربردی و زیبایی شناختی آن را نیز بهتر درک کنیم.

چه به دنبال مس با پتینه سبز برای یک پروژه هنری باشید یا به مس با کیفیت بالا برای کاربردهای الکتریکی نیاز داشته باشید، فولادینو بهترین منبع شما است. در فولادینو به واسطه طیف گسترده‌ای از محصولات و کارکنان آگاه، قطعا همه چیزهایی را که برای اجرای پروژه خود نیاز دارید، پیدا خواهید کرد. جهت مشاهده قیمت مس با مجموعه فولادینو در ارتباط باشید.

منبع: Metal supermarkets