Cristallizzazione dei metalli

[Vitus]

Ciao a tutti, io non mi intendo di chimica o scienza dei materiali e chiedevo a voi informazioni, anche generali, sulla cristallizzazione dei metalli.

Se non sbaglio il fenomeno della cristallizzazione è dovuto al decorrere del tempo che, per certi metalli, comporta l'indurimento dei legami molecolari del materiale che così risulta meno morbido, o flessibile che dir si voglia, e dunque più facile alla rottura in caso di urti.

E' giusto?

Alcuni metalli sono più sensibili al fenomeno della cristallizzazione altri meno o quasi per nulla. L'argento risulta molto sensibile, dunque dopo migliaia di anni è frequente incontrare monete d'argento che presentano fenomeni di cristallizzazione superficiale, ovvero si rompono con estrema facilità ad un piccolo urto (in questo caso, più frequente, il fenomeno di cristallizzazione si scopre ex post esaminando la caratteristica morfologia dei bordi delle parti fratturate, che appunto presentano una struttura a cristalli, visibile ad occhio nudo e ancor più al microscopio, di colore biancastro oppure argento molto metallico).

Anche il bronzo risulta sensibile al fenomeno della cristallizzazione anche se poco meno dell'argento, mentre l'oro ne risulta pressochè immune, mantenendo abbastanza inalterati i legami molecolari e la sua caratteristica di malleabilità e flessibilità.

E' giusto questo?

In sostanza, se lasciassimo sotto terra delle monete, o anzi per rendere meglio il concetto in astratto (a noi però interessano le monete :-D) delle sottili lamine metalliche nei tre metalli monetali, e andassimo a riprenderle dopo molte centinaia d'anni troveremmo che: quelle d'argento si sono molto indurite e sono in molti casi sensibili agli urti, similmente ma meno frequentemente quelle di bronzo, mentre quelle d'oro dovrebbero essere ancora, nella maggior parte dei casi, abbastanza morbide, flessibili e malleabili come erano in origine.

E' giusto? Ringrazio tutti coloro che vorranno chiarirmi quei punti ove ho detto qualche fesseria, nel caso, o approfondire la questione.

[rob]

C'è una pagina piuttosto interessante su forumancientcoins.com a riguardo della cristallizzazione dell'argento:

http://www.forumancientcoins.com/moonmoth/crystal_coins.html

Sui motivi ed il meccanismo esatti della cristallizzazione non ho trovato dati, ma suppongo una coalescenza dei grani d'argento che presumibilmente tendono naturalmente alla formazione di strutture cristalline omogenee e a volte dendritiche se lasciate in pace per un adeguato periodo di tempo (un paio di millenni o giù di lì).

[Vitus]

E della cristallizzazione di bronzo e oro?

[Vitus]

su

[Guest Ilmonetaio]

Fenomeni banalmente riproducibili con celle. C'ho giocato un pò tempo fa... Se trovo qualche foto te la posto...

[Guest Ilmonetaio]

Ecco... Una settimanina di un pò di corrente (0,1V) in un bagetto di nitrato d'argento...

Modificato 8 Luglio, 2009 da Ilmonetaio

[Guest Ilmonetaio]

La cristallizzazione dell'oro l'ho ottenuta con AuCl ...

Questa foto non è del mio, ma di un mio conoscente. Il mio mi sono riaffrettato a riportarlo subito allo stato solido ben conosciuto :)

[numizmo]

La cristallizzazione dell'oro l'ho ottenuta con AuCl ...

Questa foto non è del mio, ma di un mio conoscente. Il mio mi sono riaffrettato a riportarlo subito allo stato solido ben conosciuto :)

Non ho capito : stiamo parlando di tecniche di coltivazione dei cristalli o del fenomeno della cosidetta

" cristallizazione" dell'argento?

No,perché c'è una bella differenza....

[Guest Ilmonetaio]

Non ho capito : stiamo parlando di tecniche di coltivazione dei cristalli o del fenomeno della cosidetta

" cristallizazione" dell'argento?

Stò (e non stiamo) parlando di come ottenere cristalli di argento chimicamente, il quale potrebbe spiegare come naturalmente si possono venire a formare (mi pareva fosse quella la domanda a cui nessuno ha risposto).

Nitrato + corrente = cristallizzazione.

Sull'oro ho specificato ottentuto da AuCl, visto che da Au non ho ne mai provato ne tanto meno visto cristallizzazioni, anche perchè in modo naturale portare Au in AuCl la vedo abbastanza dura.

Detto questo, pendo dalle tue labbra per ogni informazione in merito alla formazione naturale di cristallizzazione dell'argento, oro e bronzo che vorrai dare.

Modificato 6 Agosto, 2009 da Ilmonetaio

[numizmo]

Non ho capito : stiamo parlando di tecniche di coltivazione dei cristalli o del fenomeno della cosidetta

" cristallizazione" dell'argento?

Stò (e non stiamo) parlando di come ottenere cristalli di argento chimicamente, il quale potrebbe spiegare come naturalmente si possono venire a formare (mi pareva fosse quella la domanda a cui nessuno ha risposto).

Nitrato + corrente = cristallizzazione.

Sull'oro ho specificato ottentuto da AuCl, visto che da Au non ho ne mai provato ne tanto meno visto cristallizzazioni, anche perchè in modo naturale portare Au in AuCl la vedo abbastanza dura.

Detto questo, pendo dalle tue labbra per ogni informazione in merito alla formazione naturale di cristallizzazione dell'argento, oro e bronzo che vorrai dare.

La confusione è indotta dall'uso di un termine,"cristallizazione" che è propriamente usato da te nelle tue spiegazioni ed esperienze, ma impropriamente usato dai numismatici per definire un fenomeno che colpisce le monete di argento,che col tempo e la giacitura,vedono trasformare la loro struttura fisica passando da uno stato " metallico" ,quindi con tutte le caratteristiche meccaniche proprie dell'argento allo stato metallico,ad uno stato in cui l'argento diventa fragile e perde le caratteristiche di malleabilità originarie ,presentandosi alla punta a secco più come una "pietra" che come un metallo.Non per niente ho usato il termine " cosiddetta" cristallizzazione nella mia precedente risposta.

Per ripristinare lo stato precedente alla cosiddetta cristallizazione,basta portare il metallo al calor rosso ripetutamente o al calor arancio e far raffreddare lentamente ( lo si fa "rinvenire"). Certamente non è un metodo ortodosso di trattare le monete antiche,visto che si perde completamente la patina del tempo,ma in certi casi disperati,in cui le monete si frantumano quasi da sole o al minimo contatto,è l'unica via praticabile per preservarne l'integrità.

Come vedi,la questione non ha niente a che vedere con la coltivazione di cristalli di nessun tipo,a cui ti riferisci tu.

Modificato 6 Agosto, 2009 da numizmo

[Guest Ilmonetaio]

che col tempo e la giacitura,vedono trasformare la loro struttura fisica passando da uno stato " metallico" ,quindi con tutte le caratteristiche meccaniche proprie dell'argento allo stato metallico,ad uno stato in cui l'argento diventa fragile e perde le caratteristiche di malleabilità originarie ,presentandosi alla punta a secco più come una "pietra" che come un metallo

Sai mica anche in cosa si trasforma ?

Suppongo si vada a legare con qualcos'altro che torna a cedere portato vicino alla temperatura di fusione, come la patina (cloruri e/o i + bei solfuri) ?

Quello che chiamano "cancro" dovrebbero essere poi carbonati di rame.

Modificato 6 Agosto, 2009 da Ilmonetaio

[numizmo]

che col tempo e la giacitura,vedono trasformare la loro struttura fisica passando da uno stato " metallico" ,quindi con tutte le caratteristiche meccaniche proprie dell'argento allo stato metallico,ad uno stato in cui l'argento diventa fragile e perde le caratteristiche di malleabilità originarie ,presentandosi alla punta a secco più come una "pietra" che come un metallo

Sai mica anche in cosa si trasforma ?

Suppongo si vada a legare con qualcos'altro che torna a cedere portato vicino alla temperatura di fusione, come la patina (cloruri e/o i + bei solfuri) ?

Quello che chiamano "cancro" dovrebbero essere poi carbonati di rame.

Non ho mai fatto uno studio preciso su quali trasformazioni avvengano. Sarebbe interessante sottoporre un frammento di argento " cristallizzato" ad una analisi spettroscopica per sapere quali cambiamenti di composizione ci sono rispetto allo stesso pezzo fatto rinvenire.

Probabilmente i processi ossidativi cambiano la struttura molecolare dell'argento che và ad assumere una nuova configurazione .

Nelle monete in rame e bronzo ,la cosiddetta patina è il risultato della trasformazione del rame in carbonati e altri composti ,per cui non si ha più rame metallico in superficie ma solo una sua forma ossidata e carbonata.

Per l'argento dovrebbe essere lo stesso,probabilmente sono i cloruri o gli ossidi,solfati e nitrati che riscaldati al calor rosso si ritrasformano parzialmente in argento .

Un buon chimico potrebbe aiutarci a definire quali composti vengono interessati da queste trasformazioni.

Il cancro del bronzo è un cloruro,se non sbaglio,non un carbonato.

Modificato 6 Agosto, 2009 da numizmo

[Guest Ilmonetaio]

Il cancro del bronzo è un cloruro,se non sbaglio,non un carbonato.

Uhm... No, cloruri e solfuri sono patine. I primi color argento i secondi dal blu all'iridescente (lo ho studiato, e a meno di possibilissimi buchi mentali mi pare di ricordare).

Il "cancro" (essendo verde) dovrebbe essere carbonato di rame (in lega con l'argento).

Cmq se riesco verifico, xchè mi sa che qui di chimici professionisti ghe ne minga...

Modificato 6 Agosto, 2009 da Ilmonetaio

[rob]

Non conosco la metallurgia dell'argento, ma per analogia con l'acciaio butto lì l'ipotesi di una coalescenza dei grani, che quando raggiungono dimensioni importanti tendono a scaricare le tensioni sui loro bordi, che sono quindi zone di facile innesco di cricca, sua immediata propagazione e quindi rottura della moneta.

E' un fenomeno che conosco per l'acciaio inox, specie se "superferritico", solo che avviene a temperature più alte di quelle ambiente. Ipotizzo che per l'argento avvenga invece a temperatura ambiente, ma un parere metallurgico competente sarebbe bene accolto. Da quel che scrive Numizmo sui metodi drastici di recupero di monete particolarmente infragilite (il rinvenimento) penso che sia effettivamente come penso o un fenomeno almeno simile.

[Guest Ilmonetaio]

In merito riporto questo estratto:

TRASFORMAZIONI CRISTALLINE

Quasi sempre i processi tecnologici, ai quali possono essere sottoposti i materiali metallici, implicano il passaggio di una lega, da una fase ad una o più altre, ciò accade per esempio con la solidificazione di una lega fusa, in un procedimento di colata, oppure nella trasformazione di una fase solida in un'altra durante i trattamenti termici. Si possono considerare due tipi diversi di trasformazioni cristalline: la RICRISTALLIZZAZIONE e la NEOCRISTALLIZZAZIO­NE. La ricristallizzazione si ha quando si riscalda opportunamente un pezzo che, a causa di precedenti trattamenti meccanici o termici, presenta distorsioni o forti tensioni interne. Si può pensare che in quei punti, solitamente ai bordi dei cristalli, dove esistono tensioni particolarmente elevate con l'aumentare della temperatura, la struttura cristallina, eventualmente a causa di trasformazioni precedentemente intervenute, non sia più stabile e si formi nuovo nucleo di cristallizzazione, il quale cresce e da origine a nuovi cristalli regolari, cioè privi di tensioni e trasformazioni.

Mentre nella cristallizzazione, che avviene con il passaggio dallo stato liquido allo stato solido, la coalescenza dei grani è impedita dal velo di impurezze insolubili che in maggior o minor misura li circonda, nel caso della ricristallizzazione i sottili strati di impurezze non presentano più una sufficiente continuità, a causa dei trattamenti termici precedenti e l'accrescimento dei grani è in questo caso limitato dall'accrescimento dei cristalli vicini che hanno giaciture diverse. Ad alte temperature però il reticolo cristallino non è così rigido da poter impedire ulteriori processi di ingrandimento (coalescenza) e d'altra parte è noto che i cristalli più grossi possiedono un'energia libera minore rispetto ai grani minori: in condizioni ideali si dovrebbe pertanto giungere ad un unico cristallo o, quantomeno, il pezzo dovrebbe essere composto da alcuni grossi cristalli. Il fattore determinante fra la tendenza ad arrestare l'ingrossamento dei cristalli e quelli che li fa coalescere è il tempo; da ciò emerge l'importanza della determinazione della durata dei processi nei quali avvengono i fenomeni di ricristallizzazione. Come si vede dalle due figure sulla nuova struttura del metallo ricristallizzato rimane sovente l'impronta della vecchia struttura, FATTO CHE E' GENERALE NELLE TRASFORMAZIONI CRISTALLINE ALLO STATO SOLIDO. Quando si verifica il passaggio di un metallo da una forma allotropica ad un'altra o un composto da una forma cristallina ad un'altra, allora ci troviamo di fronte ad un fenomeno di neocristallizzazione. La trasformazione può avvenire in quanto le condizioni esterne sono cambiate, provocando variazioni delle condizioni di stabilità delle fasi preesistenti o è cambiata la temperatura o si hanno avute fortissime variazioni di pressione. Solitamente però solo la temperatura ha influenza pratica sul fenomeno e la trasformazione avviene ad una ben determinata temperatura, ATTRAVERSO UNA NUCLEAZIONE ED INGROSSAMENTO successivo dei nuovi grani che possono rimpiazzare completamente la struttura preesistente. In moltissimi casi di trasformazioni cristalline allo stato solido, la diffusione può produrre differenze di concentrazione tra due o più fasi interessate nel processo. Tuttavia a bassa temperatura, quando cioè la diffusione é lenta, solidi fortemente sottoraffreddati possono trasformarsi attraverso un meccanismo particolare. Un'altra trasformazione di notevole interesse di notevole interesse nel campo della metallurgia é la cosiddetta trasformazione ordine - disordine. In molte leghe, le quali al di sopra di una certa temperatura devono essere considerate soluzioni solide per sostituzione, si può verificare col raffreddamento un riordinamento della disposizione degli atomi, in seguito al quale le loro posizioni diventano ben definite, assumendo un assetto regolarmente ordinato. Si ha un esempio di tale trasformazione nel sistema Cu-Zn, passaggio dalla fase per composizioni corrispondenti a quelle degli ottoni del 2° titolo (Zn 39%).

Modificato 6 Agosto, 2009 da Ilmonetaio

[piotr]

da quanto ricordo la cristallizzazione dell'Ag è dovuta alla migrazione del Cu ai bordi di grano che ne risultano così evidenziati in modo diretto e indiretto; mentre in fusione il Cu è solubile nell'Ag ad elevate concentrazioni, a temperatura ambiente il Cu è solubile a percentuali molto inferiori a quelle con le quali si fabbricavano, anche lecitamente, le monete, da cui una lenta ma progressiva migrazione ai bordi di grano, cioè del cristallo, con l'andare del tempo. La coesione tra i bordi viene così indebolita dalla presenza di uno "strato" di Cu; la discontinuità che ne deriva è la causa della fragilità del materiale cioè della sua propensione alla rottura di schianto ai bordi del grano....è anche però un buon metodo per valutarne l'effettiva antichità dal momento che, seppur imitabile in laboratorio, quest'ultima non produrrà mai o quasi risultati identici a quelli del tempo...

se ritrovo l'articolo vedo di postarlo

saluti

Piotr

[renato.ber]

Ciao

Non so se quello che descriverò può essere definito cristallizzazione io penso di no.

Tempo fa misi un pezzo d'argento in lega in acido cloridrico e vi rimase per un tempo troppo lungo a causa della mia dimenticanza.

Quando lo prelevai il pezzo d'argento era diventato spugnoso e molto fragile dedussi che l'acido aveva corroso solo la lega e non l'argento.

Posso pensare che per le monete succeda la stessa cosa, non dico che il terreno sia acido puro però una certa acidità c'è e a lungo andare potrebbe causare la reazione che ho costatato.

L'argento rimane tale è solo la lega che disciolta nell'acido libera la struttura dello stesso che alla vista e al tatto sembra spugnoso e opaco di un bianco ghiaccio di una fragilità inconsueta per un metallo.

Feci altre prove con acido solforico e si ripetè la stessa reazione, ciò dimostra, secondo il mio modesto parere, che l'acido modifica solo la lega e non il metallo.

Ciao

RENATO

[Giov60]

Tempo fa trovai questa interessante discussione che mi spinse ad approfondire il fenomeno della cristallizzazione dell'argento nelle monete antiche.

Oggi, casualmente, ho trovato in asta Goldberg una immagine molto interessante di uno statere di Creso (attorno al 550 aC) con fenomeni di cristallizzazione spettacolari (si tratta, ovviamente, di elettro).

Ve lo propongo. http://images.goldbe...ale=69&lot=3152

Modificato 1 Maggio, 2012 da Giov60

[apollonia]

Salve

da quanto ricordo la cristallizzazione dell'Ag è dovuta alla migrazione del Cu ai bordi di grano che ne risultano così evidenziati in modo diretto e indiretto; mentre in fusione il Cu è solubile nell'Ag ad elevate concentrazioni, a temperatura ambiente il Cu è solubile a percentuali molto inferiori a quelle con le quali si fabbricavano, anche lecitamente, le monete, da cui una lenta ma progressiva migrazione ai bordi di grano, cioè del cristallo, con l'andare del tempo. La coesione tra i bordi viene così indebolita dalla presenza di uno "strato" di Cu; la discontinuità che ne deriva è la causa della fragilità del materiale cioè della sua propensione alla rottura di schianto ai bordi del grano....è anche però un buon metodo per valutarne l'effettiva antichità dal momento che, seppur imitabile in laboratorio, quest'ultima non produrrà mai o quasi risultati identici a quelli del tempo...

Piotr

Piotr ricorda bene. ‘Cristallizzazione dell’argento’ è un termine improprio perché il metallo che cristallizza della lega non è l’argento ma il rame. Cerco di spiegare il fenomeno con degli esempi. Mettiamo in un crogiolo 9,8 g di Ag e 0,2 g di Cu; se riscaldiamo fino a fusione otteniamo una soluzione liquida di Cu (soluto) in Ag (solvente) al 2% in peso. Se raffreddiamo il fuso fino a temperatura ambiente, otteniamo una soluzione solida di Cu in Ag alla stessa concentrazione. Se assumiamo che la solubilità di Cu in Ag a temperatura ambiente sia del 3% in peso, questa soluzione è insatura perchè contiene una minor proporzione di soluto di quanto potrebbe contenerne a quella temperatura. Come dire che il rame sta comodamente in questa soluzione. Se pratichiamo lo stesso procedimento partendo da 9,6 g di Ag e 0,4 g di Cu, alla temperatura di fusione non ci sono problemi di solubilità, ma quando raffreddiamo il fuso fino a temperatura ambiente, si può verificare la cristallizzazione della soluzione solida satura al 3% di Cu accanto alla cristallizzazione del rame in eccesso, oppure la cristallizzazione della soluzione solida contenente il 4% in peso di rame, proprio come la miscela di partenza. Questa soluzione che contiene una maggior quantità di soluto rispetto alla saturazione si dice soprassatura e può mantenersi in questo stato anche per lunghi periodi di tempo, nonostante vi sia un ‘sovraccarico’ di rame. Quando però si creano determinate situazioni ambientali di temperatura, pressione, umidità, ecc., la soluzione non sopporta più questo sovraccarico e ‘partorisce’ il rame in eccesso portandosi alla concentrazione di saturazione del 3%. Questo rame migra e produce quelle caratteristiche formazioni che oltre a rendere fragile una moneta, ostacolano la trasmissione del suono al suo interno.

apollonia

[centurioneamico]

@@apollonia Complimenti per la spiegazione, molto esaustiva e chiara!

[Corsodinazione]

per ciò che è dei miei esperienza .....qualche anno fa ho scoperto alcuna monete repubblicana di augusto..e marco antonio insemme......... tutte le monete di augusto erano di un colore marrone.... e rompendo una moneta l'interno era bianco.....le monete di marco antonio non avevano improvviso nessuna cristalizatione..! si po dunque dire che le monete di argento puro...si sono trasformati in cloruro d'argento...la prossimità del mare e certi effetti elettrostatici..dovuti alle migliaia di temporali......??...... il denari di marco antonio....non erano puro...contenevano certamente del rame.........Moralità in questo ritrovamento si vedeva che è stato il vincitore di actium...è quello che aveva abbastanza argento per un avere avuto bisogno di fare mistura del rame ....ed abbastanza argento per guadagnare la guerra.......mi scuso per quest Italiano improbabile .....a prestu

[apollonia]

@@Corsodinazione

Per essere più precisi, a temperatura ambiente l’argento si mantiene stabile dal punto di vista fisico fino a un contenuto di rame nella lega di ca l'1%. A percentuali di rame comprese tra l’1,5% e il 10% avviene il fenomeno della cristallizzazione (precipitazione selettiva dalla lega del rame ai bordi dei cristalli che provoca a livello microscopico una corrosione inter-cristallina e quindi infragilimento della moneta).

Le leghe a contenuto di rame superiore al 10% sono resistenti a questo fenomeno.

Questo è il motivo per cui l’argento, quanto più è puro, tanto più è soggetto a ‘cristallizzazione’. E (ma questa è una mia supposizione), anche alla trasformazione in cloruro d’argento (horn silver).

apollonia

[coinzh]

la spiegazione di apollonia è molto bella e interessante però io ho sempre supposto che questa "cristallizzazione" su alcune monete d'argento dipendesse dal terreno in cui le monete sono state perchè ci sono alcuni tipi di monete come quella della foto sopra che hanno spesso questa cristallizzazione. io supponevo che monete da macedonia ad esempio hanno spesso questa struttura per il terreno in cui sono state per millenni.

 

questo rame nell'argento veniva appositamente aggiunto e sono impurità che non riuscivano a separare dal rame e per questo restavano nelle monete.

 

sapreste per favore dirmi come è la composizione delle monete d'argento ?

 

anni fa in un catalogo vidi una moneta d'argento arcaica rara che mi piaceva molto ma in realtà quando la vidi non mi piacque per il colore del rame. il tipo dell'asta dove si vendeva la moneta mi disse che era così perchè essendo all'inizio della monetazione a quel tempo non aggiungevano ancora qualche altro metallo al rame in basse concentrazioni per far diventare il rame più bello. non seppe però dirmi di che metalli si trattava. sapete se è vero ?

[coinzh]

nessuno si azzarda a fare delle ipotesi perché in certe tipologie di monete come queste c'è spesso la cristallizazione dei metalli ?

 

la mia impressione inoltre è che si riscontra più spesso in monete arcaiche.

Modificato 7 Aprile, 2015 da coinzh

[piras]

nessuno si azzarda a fare delle ipotesi perché in certe tipologie di monete come queste c'è spesso la cristallizazione dei metalli ?

la mia impressione inoltre è che si riscontra più spesso in monete arcaiche.

in effetti è una cosa che avevo notato anch'io...