Degradação de materiais: Estátua da Liberdade

 

    Nenhum material é totalmente inerte a qualquer ambiente e, por isso, quando selecionamos materiais para certa aplicação, é preciso notar quais ações do meio podem afetar o material, para que tenha-se noção de como o material pode sofrer degradação e como isso pode afetá-lo. Um exemplo de degradação de materiais ocorre na Estátua da Liberdade (Figura 1), que é uma das maiores estátuas do mundo.

Figura 1: Imagem da Estátua da Liberdade atualmente.

Fonte: Mega Curioso, 2019.

    Você já deve ter notado que a Estátua da Liberdade possui uma coloração esverdeada. Entretanto, a sua superfície nem sempre foi dessa cor. Originalmente, a estátua apresentava uma cor acobreada (Figura 2), o que se deve a sua estrutura de ferro coberta com uma folha de cobre puro sobre si. A cor esverdeada surgiu apenas algumas décadas após a inauguração e se deve à oxidação da camada de cobre. Este fenômeno ocorre devido ao contato do cobre com o ar atmosférico por tempo prolongado. O resultado é uma camada (pátina) de uma cor esverdeada conhecida como azinhavre, proveniente de uma mistura de óxidos, hidróxidos e carbonatos.

Figura 2: Cor original da Estátua da Liberdade.

Fonte: Viajento, 2015.

    Os responsáveis pelo projeto da Estátua da Liberdade já tinham conhecimento sobre a oxidação do cobre, mas decidiram manter o material mesmo assim. Apesar deste fenômeno parecer ruim quando falamos, a verdade é que a cor conferida pela oxidação é prestigiada por muitos e na realidade tem um papel inesperado de proteger a estátua de outras ações do meio, como a corrosão e a degradação.

     Na oxidação do cobre pelo oxigênio, os átomos de cobre doam elétrons para uma molécula de oxigênio, de modo que o cobre é oxidado enquanto o oxigênio é reduzido. A camada esverdeada é formada a partir da reação de oxidação em conjunto com várias outras reações, que podemos observar abaixo:

2Cu + O2 → Cu2O

Início da oxidação, quando os átomos de cobre reagem com as moléculas de oxigênio do ar formando óxido de cobre (I).

2Cu2O + O2 → 4CuO

Cu + S → 4CuS

O óxido de cobre (I) é oxidado a óxido de cobre (II) e há a formação de sulfeto de cobre.

2CuO + CO2 + H2O → Cu2CO3(OH)2 (esverdeado)

3CuO + 2CO2 + H2O → Cu3(CO3)2(OH)2 (azulado)

4CuO + SO3 + 3H2O → Cu4SO4(OH)6 (esverdeado)

Há a formação dos componentes da pátina.

    É possível notar que nestas reações está presente o enxofre (S), que participou deste processo de transformação da cor da Estátua da Liberdade pois está presente no carvão, que era a principal fonte de combustível nos EUA no século 19 e estava, portanto, muito presente no ar. Além disso, outra coisa que pode ser notada é que o tom da estátua é um tom azulado de verde, o que se deve a presença da azurita (Cu3(CO3)2(OH)2). Hoje em dia, a estátua mantem esta cor, pois a reação se estabilizou.

    Quer conhecer mais sobre este assunto? Aqui estão as fontes utilizadas na construção desta postagem:

1. Nova York - Por que a Estátua da Liberdade é verde? Viajento, 2015. Disponível em: https://viajento.com/2015/09/29/nova-york-por-que-a-estatua-da-liberdade-e-verde/
2. At-Home STEM Activities: Chemical Reactions with Pennies. McAuliffe-Shepard Discovery Center, 2020. Disponível em: https://www.starhop.com/blog/2020/4/16/at-home-stem-activities-chemical-reactions-with-pennies
3. Você sabia que a Estátua da Liberdade não era originalmente azul? Mega Curioso, 2019. Disponível em: https://www.megacurioso.com.br/fisica-e-quimica/103109-voce-sabia-que-a-estatua-da-liberdade-nao-era-originalmente-azul.htm
4. Science on the Road: Visiting the Statue of Liberty & Chemical Reactions. Eva Varga. Disponível em: https://evavarga.net/visiting-statue-of-liberty-chemical-reactions/
5. Why is the Statue of Liberty green? How Tall Is The Statue Of Liberty, 2009. Disponível em: https://www.howtallisthestatueofliberty.org/why-is-the-statue-of-liberty-green/
6. Cobre. InfoEscola, 2011. Disponível em: https://www.infoescola.com/elementos-quimicos/cobre/
7. The Statue of Liberty's Beguiling Green. The New Yorkers, 2016. Disponível em: https://www.newyorker.com/magazine/2016/09/19/the-statue-of-libertys-beguiling-green
8. Material didático do professor de Ciências dos Materiais Juliano Toniolo, slides "Degradação dos Materiais".