A continuación se presenta un documento que explica el fundamento teórico del color del la Estutua de la Libertad ubicada en la Ciudad de Nueva York, Estados Unidos.
This document shows why the statue of liberty (New York City, USA) has the green color that characterizes it.
Fundamento Químico del Color de la Estatua de la Libertad ; Chemistry argument of the color of statue of liberty
1. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
Guía de Aprendizaje
4to Medio: Unidad 2: Óxido – Reducción
ESTATUA DE LA LIBERTAD
La Historia Tras El Color
Seguramente, durante tu vida has visto o has oído sobre la famosa Estatua de la Libertad, aquella
que Francia le obsequió a Estados Unidos como un regalo que conmemoraba la lucha de su país
por la independencia y la democracia. Ahora, cuando piensas y recuerdas aquella Estatua al leer
este pequeño párrafo, seguramente te la imaginas como un monumento de color verde, el cual
se posa en una pequeña isla rodeada de mar en la ciudad de Nueva York. Pero ¿estás seguro que
siempre ha sido verde?
Si piensas que siempre ha sido verde y que posiblemente tenga este color
debido a que hay gente que se encarga de pintar dicho monumento,
tendremos que analizar la composición de dicha estatua para ver si
efectivamente es así.
La información que hay dentro de este patrimonio cultural nos dice que está
construída con Cobre, Oro, Acero y fundiciones de Hierro.
Ahora que tenemos esta información nos podemos hacer la siguiente
pregunta ¿Alguno de estos elementos posee color verde de forma natural?
¿Será necesario pintar colores tan preciosos como el tan característico del
Oro?
Oro Cobre Acero Hierro
La respuesta claramente es no, efectivamente, no vale la pena ocultar el brillo tan hermoso del
Oro y tampoco estos elementos poseen el color verde.
2. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
A continuación se muestra una imagen comparativa entre el color inicial y el color actual de la
Estatua de la Libertad
Pero ¿cómo es posible esto entonces? La respuesta está
en una serie de reacciones químicas de óxido-reducción,
especialmente en el cobre en este caso.
Pero ¿qué es una reacción de óxido –reducción?
Simplemente, una reacción de óxido-reducción, también
conocida como redox, es una reacción donde se
encuentra una sustancia que gana electrones y otra
sustancia que pierde electrones.
Dentro de este fenómeno podemos encontrar dos
procesos fundamentales, la reducción y la oxidación.
Aquella sustancia que gana electrones disminuye su
número de oxidación, proceso el cual se denomina como
reducción. Mientras que aquella sustancia que pierde
electrones, aumenta su número de oxidación en el
proceso llamado oxidación.
Este fenómeno, también se puede representar dentro de una ecuación química de la siguiente
forma, por ejemplo, en la reacción del Zinc con el Sulfuro de Hierro (II).
Como se puede observar, se mencionan dos nuevos conceptos en esta imagen: Agente Reductor y
Agente Oxidante.
3. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
AGENTE REDUCTOR AGENTE OXIDANTE
Es aquel reactivo que reduce a la otra sustancia
dentro de la reacción a través de la entrega de
electrones.
Corresponde a aquel reactivo que se encuentra
en el proceso de oxidación.
Es aquel reactivo que oxida a la otra sustancia
dentro de la reacción a través de la captación
de electrones.
Corresponde al reactivo que se encuentra en el
proceso de reducción.
Por lo tanto, en un proceso de reducción el reactivo del siempre será el agente oxidante, mientras
que el proceso de oxidación el reactivo siempre será el agente reductor.
Ahora, volviendo al caso anterior, lo mismo ocurre con el cobre de nuestra Estatua de la Libertad
y a continuación se mostrará la serie de reacciones que hace posible que la Estatua de la
Libertad haya mutado desde ese color marrón-rojizo hacia el tono verdoso.
Tabla de Reacciones del Cobre en la Estatua de la Libertad.
1) Oxidación del Cobre: 4Cu + O2 2Cu2O
En este caso, el cobre color marrón-rojizo reacciona con el oxígeno que se encuentra en el aire,
dando como producto Cuprita (Cu2O) , el cual posee un color rojo-púrpura.
2)Oxidación de la Cuprita: Cu2O + O2 2CuO
En esta etapa, la Cuprita de color rojo-púrpura formada anteriormente reacciona con el oxígeno
del aire, dando como producto la Tenorita (CuO), la cual posee un color gris-negro.
3) Oxidación de la Tenorita:
Para comprender este proceso, debemos saber también existen moléculas de dióxido de azufre
(SO2) y trióxido de azufre (SO3) dando vueltas entre nosotros debido a la contaminación
producida por autos, aviones, barcos, industrias, volcanes, etc. Estas moléculas de SO2 y SO3,
reaccionan con el agua presente en el ambiente en forma de humedad y/o lluvia, generando
ácido sulfuroso (H2SO3) y ácido sulfúrico (H2SO4).
Posteriormente, el ácido, en este caso sulfúrico, reacciona con la humedad del ambiente (H2O) y
la Tenorita, para así dar génesis a la Brochantita la cual posee color verde esmeralda, cuya
fórmula es Cu4SO4(OH)6
H2SO4 + 2H2O + 4CuO Cu4SO4(OH)6
gris-negro
(Tenorita)
verde esmeralda
(Brochantita)
4. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
4) Oxidación de la Brochantita
Posteriormente, ocurre el mismo proceso anterior con la Brochantita, es decir, reacciona el ácido
sulfúrico, con la humedad y la Brochantita (color verde esmeralda) para dar origen a Antlerita,
cuyo color es verde fuerte.
H2SO4 + H2O + Cu4SO4(OH)6 Cu3SO4(OH)4
5) Formación de Atacamita
Finalmente, parte del cloro del ambiente (en forma de ión cloruro), reacciona con la Brochatita
junto a la humedad para dar origen a Atacamita, cuyo color es verde oscuro.
Cl-
+ H2O + Cu4SO4(OH)6 Cu2Cl(OH)3
En síntesis, lo que ocurre en la Estatua de la Libertad nos demuestra que la vida de un material
no necesariamente es lineal dentro naturaleza, es decir, pueden existir materiales como el Cobre
que expuestos a ciertas condiciones (atmosféricas o creadas en un laboratorio) pueden ir
reaccionando de forma redox y transformándose en diversos compuestos, cada uno con
diferentes propiedades y características y en este caso, cada uno con diferentes colores.
verde
esmeralda
(Brochantita)
verde fuerte
(Antlerita)
verde
esmeralda
(Brochantita)
verde oscuro
(Atacamita)
5. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
Pero ¿qué significa que cada compuesto tenga distinto color? ¿cómo es posible?
Para ello primero debemos entender que es el color y luego comprender al espectro visible:
El color no es más es la percepción en nuestro ojo de una radiación electromagnética con una
determinada longitud de onda y cómo la interpreta nuestro cerebro traduciéndola a un color u
otro.
Tal como se muestra en la imagen anterior, cada color tiene una longitud de onda especifica, que
va aproximadamente desde los 4000 a los 7000 Angstrom (400-700 nm).
Por otro lado, también debemos saber que el color que nosotros vemos es producto de que un
color específico (longitud de onda) se absorbe, por ejemplo: Cuando estamos viendo a través de
nuestros ojos el color rojo (cuya longitud de onda está alrededor de los 700 nm) de un objeto, lo
que está ocurriendo es que ese objeto en cuestión está absorbiendo una longitud de onda de
aproximadamente 500 nm (asociada al color verde).
De forma general, también se puede asociar el color observado al reflejo de este según la
siguiente imagen, donde el reflejo corresponde al color (o longitud de onda) absorbido:
Por ejemplo, cuando observamos el color azul
en un objeto, significa que está absorbiendo
una longitud de onda correspondiente al color
naranjo (reflejo).
6. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
A continuación se adjunta una tabla que muestra el Color Observado y su longitud de onda y el
Color Absorbido y su correspondiente longitud de onda:
Llevando esta información a lo que ocurre dentro en la Estatua de la Libertad, podemos concluir
que cada sustancia (elemento o molécula), absorbe distinta longitud de onda.
Siendo más concreto:
COLOR
(LONGITUD DE
ONDA)
COBRE CUPRITA BROCHANTITA ANTLERITA ATACAMITA
ABSORBIDO Verde
-
Azul
(480 nm)
Verde
(500 nm)
Rojo
(660 nm)
Rojo
(680 nm)
Rojo
-
Purpura
(alrededor de
700 nm)
OBSERVADO Marrón
-
Rojizo
(630 nm)
Rojo
-
Purpura
(680 nm)
Verde
Esmeralda
(580 nm)
Verde
(500 nm)
Verde oscuro
(alrededor de
500 nm)
7. Felipe López Sepúlveda Universidad de Playa Ancha
Teoría del Enlace Químico Pedagogía en Química y Ciencias
Y todos estos colores observados como tal, vienen generados a través de procesos de oxido-
reducción mencionados anteriormente, lo cual nos hace dueños de diversos argumentos para
comprender la ciencia tras lo cotidiano.
En síntesis, cada sustancia absorbe una determinada longitud de onda, lo cual provoca la reflexión
de un color en la sustancia que lo posee, el cual podemos observar a través
de la visión.
Este color que observamos es específico de cada elemento u compuesto, y si este se transforma a
través de una reacción química (como por ejemplo una reacción redox), la longitud de onda de
absorción que era específica para la sustancia A, cambia cuando esta se transforma a la sustancia
B, cambiando así el color que como observadores podemos observar.
¿Te diste cuenta que dentro de la tabla anterior no se
mencionó la Tenorita?
Esto se debe a que su color (gris) no es ningún color
como tal, sino más bien, es resultado de la mezcla de
diversos colores primarios.
Por otro lado, el negro, no es un color, sino su ausencia,
por tanto, si vemos un objeto de color negro,
estaríamos hablando de un objeto que no refleja la luz
que se proyecta sobre él.