Chemické zvětrávání

Chemické zvětrávání je typ zvětrávání, během kterého dochází k rozkládání určitých horninových minerálů a k následnému vytvoření minerálů nových. Hlavními činiteli jsou kyslík, oxid uhličitý a voda, které chemicky narušují původní materiál. Nemusí však nutně probíhat na zemském povrchu. K chemickému zvětrávání patří také metasomatóza. Chemické zvětrávání nabývá na intenzitě s růstem teploty a vlhkosti. Odolnost chemickému rozpouštění závisí na chemickém složení a pórovitosti materiálu. Porézními horninami s množstvím puklin jako je pískovec nebo vápenec snadno protéká dešťová voda a přispívá tak k jejich narušování.

Rozpouštění

Při rozpouštění odnáší voda rozpuštěné molekuly minerálu nebo horniny. Voda sama o sobě horniny příliš dobře nerozpouští, s oxidem uhličitým ale dokáže rozpustit karbonátové minerály (kalcit, dolomit nebo potaš) na hydrogenuhličitany,

${\ce {CaCO3 + CO2 + H2O <=> Ca(HCO3)2}}$

které následně odplaví. Tento jev způsobuje přechodnou tvrdost vody. Vzhledem k tomu, že tato reakce může probíhat i opačně (z rozpustného hydrogenuhličitanu vápenatého se vytvoří pevný uhličitan vápenatý, oxid uhličitý a voda), může rozpuštěný vápenec na jiném místě rekrystalizovat a vytvořit tak krápníky a další vápencové útvary.

Solné výkvěty na Pravčické bráně.

Rozpouštění způsobují také kyselé deště. Oxid siřičitý, oxid sírový a oxidy dusíku, vznikající jako emise při spalování uhlí, ropných produktů a dalších fosilních paliv, tvoří s vodou kyseliny (kupříkladu kyselinu siřičitou, sírovou, dusičnou apod.),

${\ce {3 NO2 + H2O -> 2 HNO3 + NO}}$

${\ce {SO2 + H2O -> H2SO3}}$

${\ce {SO3 + H2O -> H2SO4}}$

které narušují chemicky méně stálé materiály jako jsou pískovec, vápenec, mramor (včetně soch a staveb), nebo dolomit, ale i železo a některé druhy oceli (mosty), čímž tvoří materiální škody na přírodních, architektonických i uměleckých památkách. Příkladem takové památky může být Pravčická brána. Na poškozeném pískovci se vytváří tzv. solné výkvěty. Nejedná se ovšem o halit, ale o sírany a siřičitany.

Hydratace

Modrý azurit na zeleném malachitu; Utah, Spojené státy americké; ze sbírek Galerie mineralogie a geologie Francouzského národního musea přírodní historie v Paříži.

Hydratace (neboli bobtnání) je proces, při němž minerál absorbuje do svého chemického složení molekuly vody. Může se jednat o vodu povrchovou, nebo podzemní. Takto může vznikat limonit z hematitu (nebo magnetitu), kaolin z ortoklasu, nebo sádrovec z anhydritu. Zvětrávání živců je velmi důležitý proces z pedologického i globálního hlediska.^[1] Hydratované horniny zvětšují svůj objem. Hydratačním zvětráváním vznikají také minerály malachit a azurit. V místě, kde se měděná ruda (např. Kuprit) setkává se vodou, vznikají uhličitany a hydroxidy mědi, které následně tvoří zmíněné minerály. Oba minerály se tedy často vyskytnou společně. Takto mohou vznikat mnohé další.

Iontová výměna

Iontová výměna je další z podkategorie v chemickém zvětrávání. Jedná se o složitější proces, ale zjednodušeně lze říci, že sůl tvořící minerál a sůl rozpuštěná (častěji) v podzemní vodě si "vymění" kationt. Iontová výměna může probíhat i mezi dvěma minerály. Rozsáhlá sideritová ložiska v Nižní Slané na Slovensku vznikla rozpuštěním původní horniny a usazením železných rud na jejich místo.^[2] Možností iontové výměny v horninách je, vzhledem k různému obsahu stopových prvků v podzemní vodě a různým karbonátovým horninám, mnoho.

Iontová výměna může probíhat také v mořích (především těch s vyšší salinitou). Mořská sůl reaguje s uhličitanem vápenatým (korálové a další útesy), tvoří se chlorid vápenatý a uhličitan sodný:

${\ce {2NaCl + CaCO3 -> CaCl2 + Na2CO3}}$

Oxidace

Oxidace má většinou charakter přeměny sulfidických rud na oxidy nebo sírany, kyslík reaguje se sulfidem a tvoří se oxid prvku, který tvořil kationt sulfidu, a oxid siřičitý. Takto se mění pyrit (/markazit) na hematit, chalkocit se oxiduje na kuprit, sfalerit se může měnit na zinkit a vzácný berndtit ^[3] na kasiterit. Oxidaci může podlehnout také galenit.

Sfalerit je hlavní rudou zinku. Tento exemplář pochází z Kanady.

${\ce {2FeS2 + 5O2 -> 2FeO + 4SO2}}$ ${\ce {2FeO + O2 -> Fe2O3}}$ Oxidace pyritu,

${\ce {2Cu2S + 2O2 -> 2Cu2O + SO2}}$ chalkocitu (chalkozínu)

${\ce {2ZnS +3O2 -> 2ZnO + 2SO2}}$ sfaleritu,

${\ce {SnS2 + 3O2 -> SnO2 + 2SO2}}$ a berndtitu.

Reference

↑ Informační systém. is.muni.cz [online]. [cit. 2020-04-08]. Dostupné online.
↑ KOUŘIMSKÝ, Jiří. Naše nerostné bohatství. první. vyd. Praha: Albatros, 1982. 460 s. S. 91.
↑ VAUGHAN, D. J.; CRAIG, J.R. Mineral Chemistry of Metal Sulfides. Cambrige: Cambrige University Prees, 1978. Dostupné online. ISBN 0-521-21489-0.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu Chemické zvětrávání na Wikimedia Commons

[1] Informační systém. is.muni.cz [online]. [cit. 2020-04-08]. Dostupné online.

[2] KOUŘIMSKÝ, Jiří. Naše nerostné bohatství. první. vyd. Praha: Albatros, 1982. 460 s. S. 91.

[3] VAUGHAN, D. J.; CRAIG, J.R. Mineral Chemistry of Metal Sulfides. Cambrige: Cambrige University Prees, 1978. Dostupné online. ISBN 0-521-21489-0.

[1]

[2]

[3]