Oksidacija bakra na zvonima Katedrale sv. Anastazije

U povijesnoj jezgri grada Zadar nalazi se zvonik Katedrale sv. Anastazije, gdje možete promatrati zanimljiv primjer kemijskog trošenja metala. Dok stojite uz zvona, primjećujete da njihova površina više nema sjajnu crvenkasto-smeđu boju svježeg bakra. Umjesto toga razvila se zelenkasta patina, rezultat dugotrajnog djelovanja atmosferskih čimbenika u obalnom okolišu.

Proces započinje oksidacijom bakra u dodiru s kisikom, pri čemu nastaje tamni bakrov(II) oksid. Daljnjom reakcijom s vodom i ugljičnim dioksidom stvaraju se bazični karbonati bakra, osobito malahit. Upravo ti sekundarni minerali daju zvonima karakterističnu zelenu boju. Reakcije se odvijaju postupno i ovise o prisutnosti vlage i plinova u atmosferi.

Obalni položaj Zadra ubrzava kemijske procese. Morski aerosol donosi kloridne ione koji pojačavaju koroziju, dok visoka relativna vlaga omogućuje stalnu prisutnost tankog sloja vode na metalnoj površini. Izmjena suhog i vlažnog razdoblja dodatno potiče kemijsko trošenje.

Šira regija izgrađena je od karbonatnih stijena mezozojske starosti koje također podliježu kemijskom trošenju djelovanjem vode i CO2. Na vapnencima dolazi do otapanja i stvaranja novih minerala, dok se na bakru formira zaštitna patina. U oba slučaja voda i ugljični dioksid imaju ključnu ulogu u geokemijskim procesima.

Za razliku od željeza, koje razvija nestabilnu hrđu, bakar stvara kompaktan i prianjajući sloj koji usporava daljnju koroziju. Promatrajući površinu zvona, vi proučavate stabilan rezultat dugotrajnog međudjelovanja metala i okoliša.

Zadaci

1 - Opišite boju površine zvona. Razlikuje li se od čiste bakrene boje?

2 - Zašto je proces oksidacije brži u obalnom Zadru nego u unutrašnjosti? Navedite dva okolišna čimbenika.

3 - Koji mineral nastaje reakcijom bakra, vode i CO2? Koje je boje?

4 - Priložite obveznu fotografiju: vi ili vaš GPS uređaj kod zvona tako da se jasno vidi njihova patinirana površina.

 Copper Oxidation on the Bells of the Cathedral of Saint Anastasia

In the historic centre of Zadar, the bell tower of the Cathedral of Saint Anastasia allows you to observe a clear example of chemical weathering affecting metal. As you examine the bells, you will notice that their surface no longer shows the shiny reddish-brown colour of fresh copper. Instead, a green patina has developed due to long-term exposure to atmospheric conditions.

The process begins with oxidation in contact with oxygen, forming dark copper(II) oxide. Continued reaction with water and carbon dioxide leads to the formation of basic copper carbonates, especially malachite. These secondary minerals are responsible for the characteristic green surface visible today.

The coastal environment accelerates these reactions. Marine aerosol introduces chloride ions that enhance corrosion, while high humidity maintains a thin moisture layer on the metal. Repeated wetting and drying cycles intensify the chemical alteration compared to inland areas.

The surrounding region consists mainly of Mesozoic carbonate rocks that also undergo chemical weathering through dissolution. The same agents responsible for altering limestone surfaces act on copper, demonstrating comparable geochemical principles.

Unlike iron, which forms unstable rust, copper develops a compact protective patina that slows further corrosion. By observing the bells, you are examining the stable outcome of prolonged interaction between metal and environment.

Tasks

1 - Describe the colour of the bell surface. How does it differ from pure copper?

2 - Why is oxidation faster in coastal Zadar than inland? Mention two environmental factors.

3 - Which mineral forms from copper, water and CO2? What colour is it?

4 - Upload the mandatory photograph: you or your GPS device at the bells, clearly showing their patinated surface.