Hvordan Forvitring påvirke Statue of Liberty?

Oversikt

The Statue of Liberty ble innviet 28 oktober 1886, til minne om 100-årsdagen for uavhengighetserklæringen. Den er laget av 350 kvadratiske ark av kobber (pluss høyre hånd og lommelykt) klinket til en intern, riblike stillas av puddled jernbjelker. På grunn av sin nærhet til Atlanterhavet, er Statue of Liberty stadig utsatt for etsende effekten av salt vanndamp. Den korrosjon som følge av denne kombinasjon av vann og elektrolytter (dvs. salt) faller inn i to kategorier: oksidasjon av kobber (som resulterer i den grå-grønne belegg på overflaten av monumentet) og den galvaniske korrosjon på jern puddled stillas.

Oksidasjon av kobber, aka Verdigris

Irr er den grønne belegg av kobbersalter som dannes på kobber som er utsatt for fuktighet over lange tidsperioder. Det er mange forskjellige salter av kobber. Den grå-grønn patina på overflaten av Statue of Liberty er en blanding av flere forskjellige kobbersalter dannes ved å konkurrere oksideringsreaksjoner.

På grunn av den grunnleggende pH i havet (~ 8,1), de fleste av kobbersalt er bronchantite. Sulfat gruppen kommer fra en reaksjon hvor svoveldioksyd forurensing blir oksydert i luft under dannelse av svoveltrioksyd. Når det kombineres med vannmolekylene, danner SO3 svovelsyre (H2SO4). Som SO2 (og H2SO4) nivåene øker, netto pH av statuen miljø avtar. Dette har ført til noen av de bronchantite krystaller for å transformere til surere antlerite form. Dette er farlig fordi antlerite oppløses i vann lettere enn bronchantite, som utsetter frisk kobber metall for videre oksidasjon.

I mellomtiden, i nærvær av vann og karbondioksid, en mindre del av Statue of Liberty kobber metall reagerer og danner kobber karbonat (CuCO3). Selv om dette er den vanligste formen for irr innlandet, kombinasjonen av havet alkalitet og svoveldioksid forurensning gjøre kobber sulfat vinne ut.

Til slutt, i mindre grad, kloridionene i vanndamp (dvs. fra NaCl i saltvann) innskudd av kobbermetall, som fører til dannelsen av CuCl2. Mens vannfritt CuCl2 er faktisk gul-brunlig, er det dihydratform en strålende blå-grønn farge.

Den galvanisk korrosjon av jern

Til tross for sin synlighet, det irrgrønne belegget bare påvirker om en hundredel av en tomme av kopperplatene 'tykkelse. Den virkelig ødeleggende form for korrosjon (som monumentet måtte stenges og reparert i 1980) er galvanisk reaksjon mellom puddled jern og kobber nagler som holder platene på plass.

Gjennom lekkasjer i fakkelen, dråper av sjøvann kondensert og samlet på innsiden av statuen. Fordi kobbermetall har en høyere reduksjonspotensial at jern metall, vil jern spontant oppløses i forskjellige ioner ved berøring av en elektrolyttoppløsning som også berører kobber. Denne rangering av metaller respektive tendenser mot oksidasjon er kjent som en "galvanisk serie".

Denne progressive oppløsningen av jernbjelker forårsaket platene til å løsne, truer integriteten til statuen. For å rette opp dette, reparasjon prosjektet erstattet hver jernbjelke med en rustfri stålbjelke. I den galvaniske serie for sjøvann, rangerer kobber høyere enn rustfri stållegering - for derved å hindre galvanisk korrosjon av bærekonstruksjonen.