Degrado del bronzo

Degrado del bronzo

La statuetta in bronzo raffigura il Dionysos etrusco (Fufluns), nudo e con in mano il kantharos, il tipico bicchiere da vino che lo contraddistingue come divinità. Risale al V secolo a.C., è conservata presso il Museo Nazionale Etrusco di Marzabotto (Bologna) e presenta un’alterazione diffusa del bronzo.

I prodotti di alterazione del bronzo

I prodotti dell’alterazione del rame sono:

  • la cuprite (Cu2O), che si forma per reazione diretta del rame con ossigeno e acqua. Talvolta è presente anche la tenorite (CuO);
  • i due carbonati di rame (malachite e azzurrite) si formano per contatto con soluzioni circolanti nel suolo o con umidità ricche d’anidride carbonica (CO2);
  • isolfati di rame non sono molto comuni in oggetti di bronzo conservati in museo, ma si possono facilmente trovare, invece, in oggetti esposti all’atmosfera urbana;
  • solfuri sono piuttosto rari e sono stati riconosciuti tra i prodotti di alterazione di monete d’età romana rinvenute in sorgenti con acque ricche d’acido solfidrico (H2S);
  • cloruri di rame sono i principali minerali responsabili del degrado del bronzo (bronze disease) e la presenza di cloruro rameoso (CuCl), come prodotto della corrosione a contatto con la superficie del metallo, può creare, a lungo termine, problemi di stabilità dell’oggetto. Oltre al cloruro rameoso, i composti più importanti nella corrosione del bronzo sono i quattro triidrossicloruri, tutti isomeri, con formula Cu2(OH)3Cl: atacamite, paratacamite, clinoatacamite, botallackite.

Bronze figurine of Dionysus, Marzabotto (Italy) by 3D ArcheoLab on Sketchfab

La cuprite presenta alta conducibilità elettrica e ciò consente il trasporto degli ioni rame attraverso i suoi strati. Se la composizione della soluzione è prossima a quella dell’acqua di mare, gli ioni rame riprecipitano come botallackite, che in pochi minuti/ore si trasforma in atacamite o paratacamite in funzione del chimismo della soluzione. Il cloruro di rame prodotto dalla corrosione può rimanere latente fino a reagire con l’umidità e l’ossigeno dell’aria, determinando il processo noto come bronze disease, in grado di trasformare un oggetto solido in una massa di polvere verde chiaro. Il minerale fu identificato per la prima volta nelle miniere di Nantoko (Cile) e, per questo, prese il nome di nantokite, che si presenta sia massiva, sia in granuli o in cristalli tetraedrici (se sintetizzata in laboratorio).

L’impatto dei solfuri è rilevante sulla corrosione delle leghe di rame. Essi, infatti, ne accelerano la corrosione già se presenti in piccole concentrazioni (0.01 ppm). Alla presenza di ioni HS si crea uno strato poroso di solfuro di rame, con formula generale Cu 2-x  S (0<x<1).

Il cloruro di rame può formarsi in pits sotto a uno strato di cuprite o di malachite e può essere esposto all’aria durante la pulitura meccanica. Ricorre anche nelle zone più profonde degli oggetti, a formare parte del nucleo del materiale o in inclusioni precedentemente occupate da globuli di piombo.

ORDINE DI STABILITÀ DEI TRIIOSSICLORURI: clinoatacamite > paratacamite > atacamite > botallackite

In condizioni ambientali la fase stabile è la paratacamite. La sequenza è un esempio della legge di Ostwald, la quale stabilisce che se una reazione chimica può dare vari prodotti, la prima non è la fase con la minore energia di formazione, ma piuttosto con la più alta, che corrisponde a quella con l’energia di formazione più prossima a quella del materiale di partenza. Pertanto, la botallackite è la prima a formarsi e la clinoatacamite l’ultima. La legge di Ostwald può costituire, dunque, una guida per definire il livello del degrado: la presenza di atacamite indica che la sequenza del degrado è cominciata da poco; se si rinviene clinoatacamite, la sequenza è, invece, quasi completa. La botallackite è stata individuata per la prima volta nella miniera di Botallack (e da qui il nome) in Cornovaglia nel 1865 e non è stata più identificata in oggetti archeologici per circa cento anni, fino a quando non è stata rinvenuta all’interno di una figurina bronzea egizia. L’atacamite è il più comune dei tre cloruri e deve il nome al deserto di Atacama (Cile), dove è stata identificata tra i prodotti secondari dell’alterazione dei minerali di rame. È stata individuata in numerosi oggetti di bronzo dell’Egitto e della Mesopotamia, come pure in oggetti della civiltà peruviana. La paratacamite ricorre generalmente come un prodotto di aspetto polverulento, di colore verde chiaro, sulla superficie degli oggetti. Un prodotto particolare della corrosione del bronzo è la chalconatronite, con formula Na2Cu(CO3)2·3H2O, molto comune in reperti egiziani, per la presenza di carbonati alcalini nel suolo di quelle regioni. La trasformazione diretta della cuprite in malachite è possibile, mentre la trasformazione della cuprite nei cloruri richiede la sua dissoluzione e la successiva precipitazione dei cloruri.

14/06/2018 / by / in

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