Patina
Da LaMonetaPedia.it.
La patina naturale di una moneta è il risultato dell’interazione del metallo in superficie con gli elementi esterni, in particolare gli agenti atmosferici. Questo vale per le monete di rame (o d’argento) ma non d’oro, perché quelle piccole aree rosso-arancione che a volte compaiono in superficie (dette Cu spots) sono dovute a impurezze di rame nella lega e non a reazioni chimiche dell’oro.
Patina nel Rame
Sappiamo dalla chimica che all’aria la superficie del rame si ossida lentamente formando uno strato aderente di Cu2O rosso che impedisce un’ulteriore ossidazione. Molto lentamente lo strato di ossido si altera se esposto agli agenti atmosferici in carbonato basico CuCO3•Cu(OH)2 verdastro per reazione con O2, H2O, CO2 dell'aria o in ambienti industriali in solfato basico (reazione con SO2) o in ambienti marini in cloruro basico (reazione con NaCl). Si tratta di reazioni in fase eterogenea (solido-gas) e quindi la loro cinetica (cioè la velocità alla quale procedono) è molto condizionata dai fattori esterni (temperatura, umidità, luce, dimensioni dei grani, ecc.). Ad es., sulla superficie di una moneta possono esserci zone di maggior reattività (difetti cristallini, punti di maggior area superficiale, ecc.) dove la reazione si innesca e da cui eventualmente si propaga.
Il rame esposto all’atmosfera per il lieve attacco corrosivo dei composti solforati trasportati dall’aria passa dal colore naturale rosa salmone a rosso-marrone, marroncino, marrone scuro fino al colore blu-verde o grigio-verde della patina. Durante le settimane iniziali di esposizione, particolarmente in atmosfera umida o in aree di piogge frequenti, si possono osservare cambiamenti di colore in rosa iridescente, arancione e rosso frammischiati a giallo ottone, blu, verde e porpora. Per esposizione prolungata questi colori di interferenza sbiadiscono e sono rimpiazzati da sfumature bruno rossicce di ossidazione relativamente uniformi. In atmosfera industriale o dei litorali marini, la formazione della patina naturale generalmente richiede da cinque a sette anni, mentre in atmosfera rurale, dove la quantità di anidride solforosa presente nell’aria è relativamente bassa, la formazione della patina può non aver ancora raggiunto uno stadio prevalente dopo 10-14 anni. In ambienti aridi, la patina di solfato basico può non formarsi mai per la mancanza di sufficiente umidità. Similmente, superfici esposte orizzontalmente sviluppano la patina più rapidamente delle superfici in pendenza che, a loro volta, si patinano più rapidamente delle superfici verticali. La variabile critica, in ogni caso, è il tempo di permanenza dell’umidità sulle superfici esposte.
I film progressivi di ossido, solfuro e solfato che si sviluppano sul rame esposto all’atmosfera sono sottilissimi (una decina di micrometri) e molto aderenti, ma con resistenza all’abrasione relativamente bassa. I film di ossido e di solfuro non sono particolarmente resistenti alla corrosione, mentre la patina di solfato, una volta che ha potuto formarsi completamente, è molto resistente a tutte le forme di corrosione atmosferica.
Quindi la trasformazione del rame per esposizione all’atmosfera raggiunge uno stato di equilibrio finale con l’ambiente molto stabile, dopo il quale non si verificano ulteriori trasformazioni. Il colore del metallo in questo stato di equilibrio dipende dalle condizioni atmosferiche locali in cui è stato raggiunto oltre che dall’orientamento e dalla inclinazione del materiale.
