Co je Chemical Weathering?

Co je chemické počasí?

Skály, půdy, minerály, dřevo a dokonce i umělé materiály vystavené přírodním přírodním prvkům, jako je vzduch a voda, budou v průběhu času procházet významnými změnami, a to jak v morfologii, tak v chemickém složení a nakonec se rozpadají na menší kousky procesem zvětrávání .

Když k povětrnostním vlivům dochází prostřednictvím chemických reakcí, které mění chemické složení věcí, jako jsou skály, zeminy a minerály, je tento proces znám jako chemické zvětrávání . Proces probíhá postupně a vede k tvorbě sekundárních nebo nových minerálů.

Nejběžnější typy chemických reakcí, které indukují chemické zvětrávání, jsou oxidace, hydrolýza, hydratace, karbonatace a redukce . Níže diskutujeme o těchto procesech a kontrolujeme způsob, jakým ovlivňují skály.

Jaké jsou procesy chemického zvětrávání?

Nyní, když máme základní představu o chemickém zvětrávání, podívejme se na různé procesy, při kterých dochází k chemickému zvětrávání hornin.

1. Oxidace

V případě chemického zvětrávání hornin se oxidací rozumí přidání a kombinace kyslíku s minerály horniny. Skály podléhají oxidaci, když některé minerály v hornině reagují s přítomným kyslíkem v půdě nebo v atmosféře. V přítomnosti vlhkosti se proces oxidace urychluje. Nakonec se vyrobí hydratované oxidy.

Většina z nás je obeznámena s oxidační reakcí rezavění. Je výsledkem reakce, při které železo (ve formě Fe2 +) reaguje s kyslíkem za vzniku oxidů a hydroxidů Fe3 +. Zrezivění kovových předmětů, které používáme v našem každodenním životě, často vede k degradaci předmětu, protože zrezivělé části jsou křehké a snadno se rozpadají. Podobné chemické reakce se vyskytují i ​​ve skalách s obsahem železa.

Příklad oxidační reakce probíhající ve skále je následující:

4FeO (oxid železitý) + O2 → 2Fe2O3 (oxid železitý)

4Fe3O4 (magnetit) + O2 → 6Fe2O3 (hematit)

Skály s obsahem železa podstupují oxidaci často vyvinout červenohnědou barvu, která naznačuje, že skála prochází oxidací.

V přítomnosti vlhkosti postupuje reakce dále za vzniku:

2Fe2O3 (hematit) + 3H2O -> 2Fe2O3 .3H2O (Limonit)

2. Hydrolýza

Hydrolýzu lze považovat za další důležitý proces chemického zvětrávání. Termín hydrolýza je odvozen od “hydro”, znamenat vodu, a “lýza” znamenat rozpad. Proces je řízen disociací vody na vodíkové (H +) a hydroxidové (OH-) ionty. Tyto ionty reagují s minerály přítomnými ve skalách a vyvolávají změny ve složení hornin. Silikátové a uhličitanové minerály jsou nejčastěji hydrolyzovány.

Za ideálních podmínek čistá voda mírně ionizuje za vzniku iontů H + a OH, které pak reagují s minerály, aby je hydrolyzovaly. Teoreticky, pokud je k dispozici dostatek vody, bude původní minerál zcela rozpuštěn. Například:

Mg 2 SiO 4 + 4 H + + 4 OH - 2 Mg2 + + 4 OH - + H 4 SiO 4

Ve skutečnosti však voda vzácně daruje ionty H +. Situace se však mění, pokud je přítomen oxid uhličitý. Plyn se snadno rozpouští ve vodě za vzniku slabé kyseliny uhličité, která pak působí jako donor H +.

Reakce je následující:

Mg 2 SiO 4 + 4 CO 2 + 4 H 2 O 2 Mg2 + + 4 HCO 3 - + H 4 SiO 4

Hydrolýza živce pro získání jílových minerálů je klasickým příkladem chemického zvětrávání hornin hydrolýzou.

Reakce je následující:

2 KAlSi 3 O 8 (aluminosilikátový živec) + 2 H 2 CO 3 + 9 H 2 O 2 Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 (Kaolinit, jílový minerál) + 4 H 4 SiO 4 + 2 K + + 2 HCO 3 -

Některé chemické složky hornin, jako je chlorid sodný, se přímo rozpouštějí ve vodě. Rozpuštění těchto látek vodou má za následek změkčení horniny, případně její rozlomení na kousky. Okyselení vody tento proces urychluje.

3. Hydratace

Hydratace je také jedním z procesů, při kterých dochází k chemickému zvětrávání. Při hydrataci reaguje minerál s vodou, což vede k pevnému připojení H + a OH- iontů odvozených od vody k molekulám a atomům minerálu. Absorpce vody minerály působí na zvýšení objemu horniny, která způsobuje vznik fyzického namáhání skály a nakonec vede k rozbití skály. Oxid železitý, oxid hlinitý, anhydrit atd. Jsou některé z minerálů, které podléhají hydrataci. Dva příklady takové reakce jsou uvedeny níže:

2Fe2O3 (hematit) + 3H2O → 2Fe2O3, 3H2O (limonit)

A1203 (bauxit) + 3H20 → A1203.3H20 (Hydroxid hlinitý)

4. Uhlík

Karbonizace přináší také chemické zvětrávání hornin, půd a minerálů. Karbonace se týká vazby oxidu uhličitého na substráty pomocí dvoustupňové reakce. Za prvé, oxid uhličitý reaguje s vodou za vzniku kyseliny uhličité. Dále kyselina uhličitá reaguje s minerály ve skalách na uhličitany nebo hydrogenuhličitany. Karbonizace hornin obsahujících uhličitan vápenatý (vápenec) je běžným procesem chemického zvětrávání, které vede k tvorbě hydrogenuhličitanu vápenatého, který je vysoce rozpustný ve vodě. Takové reakce vedou k tvorbě dutin ve vápenci, které nakonec tvoří vápencové jeskyně. Reakce karbonace jsou rychlejší při nízkých teplotách, protože studená voda rozpouští více oxidu uhličitého než teplejší vodu.

Karbonační reakce vápence je uvedena níže:

První krok reakce: tvorba kyseliny uhličité reakcí vody a oxidu uhličitého.

C02 + H20 → H2CO3

Druhý krok reakce: tvorba uhličitanu vápenatého reakcí mezi kyselinou uhličitou a uhličitanem vápenatým.

H2CO3 + CaCO3 → Ca (HCO3) 2

5. Redukce

Odstranění O2 ze skalního minerálu, které vede k produkci redukovaného sekundárního minerálu, je také jedním z procesů chemického zvětrávání. Redukční reakce jsou běžné za podmáčených podmínek, protože nepřítomnost nebo nízké hladiny kyslíku v takových prostředích vyvolávají redukční reakce v horninách. Příklad takové reakce je uveden níže:

2Fe2O3 (hematit) - O2 → 4FeO (oxid železitý)

Konec Výsledek Chemické Zvětrávání Kamenů

Chemické zvětrávání výše uvedenými postupy slouží ke změně chemického složení hornin. To také dělá skály více křehký nebo činí minerály horniny rozpustnější ve vodě. Skály se tak začnou rozkládat a nakonec se rozpadají na menší kousky po určitou dobu, po které erozivní síly odstraňují kusy kamene z místa jejich vzniku a odvádějí je na vzdálená místa s další degradací a disociací.