De Vrijheidsbeeld is een beroemde bezienswaardigheid met een iconische blauwgroene kleur. Het was echter niet altijd groen. Toen het beeld in 1886 werd onthuld, had het een glanzende bruine kleur, als een cent. In 1906 was de kleur veranderd in groen. De reden dat het Vrijheidsbeeld van kleur veranderde, is dat het buitenoppervlak bedekt is met honderden dunne lagen koper lakens. Koper reageert met de lucht en vormt een patina of verdigris. De verdigrislaag beschermt het onderliggende metaal tegen corrosie en degradatie, daarom is koper, messing, en bronzen sculpturen zijn zo duurzaam.
Chemische reacties die het Vrijheidsbeeld groen maken
De meeste mensen weten dat koper met lucht reageert om verdigris te vormen, maar het Vrijheidsbeeld heeft zijn eigen speciale kleur vanwege de unieke omgevingsomstandigheden. Het is niet een simpele enkele reactie tussen koper en zuurstof om een groen oxide te produceren zoals je zou denken. Het koperoxide blijft reageren om kopercarbonaten, kopersulfide en kopersulfaat te maken.
Er zijn drie hoofdverbindingen die de blauwgroene patina vormen:
- Cu4ZO4(OH)6 (groen)
- Cu2CO3(OH)2 (groen)
- Cu3(CO3)2(OH)2 (blauw)
Dit is wat er gebeurt: aanvankelijk reageert koper met zuurstof uit de lucht een oxidatiereductie- of redoxreactie. Koper doneert elektronen aan zuurstof, wat het koper oxideert en de zuurstof vermindert:
2Cu + O2 → Cu2O (roze of rood)
Vervolgens blijft het koper (I) oxide reageren met zuurstof om koperoxide (CuO) te vormen:
- 2Cu2O + O2 → 4CuO (zwart)
Ten tijde van de bouw van het Vrijheidsbeeld bevatte de lucht veel zwavel als gevolg van luchtverontreiniging door verbranding van kolen:
- Cu + S → 4CuS (zwart)
Het CuS reageert met kooldioxide (CO2) uit de lucht en hydroxide-ionen (OH-) van waterdamp om drie verbindingen te vormen:
- 2CuO + CO2 + H2O → Cu2CO3(OH)2 (groen)
- 3CuO + 2CO2 + H2O → Cu3(CO3)2(OH)2 (blauw)
- 4CuO + SO3 + 3H2O → Cu4ZO4(OH)6 (groen)
De snelheid waarmee de patina zich ontwikkelt (20 jaar, in het geval van het Vrijheidsbeeld) en de kleur hangt af van de vochtigheid en luchtvervuiling, niet alleen van de aanwezigheid van zuurstof en kooldioxide. Patina ontwikkelt en evolueert in de tijd. Bijna al het koper in het standbeeld is nog steeds het originele metaal, dus de verdigris ontwikkelt zich al meer dan 130 jaar.
Eenvoudig patina-experiment met centen
U kunt het patineren van het Vrijheidsbeeld simuleren. U hoeft niet eens 20 jaar te wachten om resultaten te zien. Je zal nodig hebben:
- koperen centen (of een koper-, messing- of bronzen metaal)
- azijn (verdund azijnzuur)
- zout (natriumchloride)
- Meng in een kommetje ongeveer een theelepel zout en 50 milliliter azijn. De exacte afmetingen zijn niet belangrijk.
- Doop de helft van de munt of een ander op koper gebaseerd object in het mengsel. Bekijk de resultaten. Als de munt dof was, zou de helft die je doopte nu glanzend moeten zijn.
- Leg de munt in de vloeistof en laat hem 5-10 minuten intrekken. Het moet erg glanzend zijn. Waarom? Het azijnzuur uit de azijn en natriumchloride (zout) reageerden onder vorming van natriumacetaat en waterstofchloride (zoutzuur). Het zuur verwijderde de bestaande oxidelaag. Zo is het beeld mogelijk verschenen toen het nieuw was.
- Toch vinden er nog steeds chemische reacties plaats. Spoel de munt met zout en azijn niet af. Laat het natuurlijk drogen en observeer het de volgende dag. Zie je de groene patina vormen? De zuurstof en waterdamp in de lucht reageren met het koper en vormen verdigris.
Notitie: Een vergelijkbare reeks chemische reacties veroorzaakt koperen, koperen en bronzen sieraden maak je huid groen of zwart!
Het Vrijheidsbeeld schilderen?
Toen het standbeeld voor het eerst groen werd, besloten de gezagsdragers dat het geschilderd moest worden. De New Yorkse kranten drukten in 1906 verhalen over het project, wat leidde tot een publieke verontwaardiging. EEN Keer verslaggever interviewde een koper- en bronzen fabrikant en vroeg of hij vond dat het beeld opnieuw moest worden geverfd. De vice-president van het bedrijf zei dat schilderen niet nodig was omdat de patina het metaal beschermt en dat een dergelijke handeling als vandalisme kan worden beschouwd.
Hoewel het schilderen van het Vrijheidsbeeld door de jaren heen meerdere keren is gesuggereerd, is het niet gelukt. De fakkel, die oorspronkelijk van koper was, is echter gecorrodeerd na een renovatie om ramen te installeren. In de jaren tachtig werd de originele fakkel weggesneden en vervangen door een fakkel bedekt met bladgoud.