Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Udostępnij materiał Zapisz jako PDF

Wietrzenie chemiczne to proces doprowadzający do rozkładu skały, zmiany jej składu chemicznego i mineralnego pod wpływem reakcji chemicznej. Przyczyną zjawiska jest interakcja skały z wodą, w której są rozpuszczone zawarte w atmosferze: tlen, azot, dwutlenek węgla oraz pochodzący z przemysłu: amoniak, tlenek azotu i chlor, przyśpieszające proces wietrzenia chemicznego. Głównym związkiem chemicznym, który powoduje wietrzenie tego rodzaju jest tlenek węgla (IV). W wyniku oddziaływania związków chemicznych na skały dochodzi do rozpuszczania, uwęglanowienia, utleniania, uwadniania i hydrolizyhydrolizahydrolizy.

RJOOuYrfNQ8QB
Krasowienie jest formą wietrzenia chemicznego.
Źródło: licencja: CC 0, dostępny w internecie: pixabay.com.
bg‑gray1

Mechanizmy wietrzenia chemicznego

Rozpuszczenie (solucja) to tworzenie roztworu przez minerały pod wpływem wody najczęściej zawierającej dwutlenek węgla. Najbardziej podatnymi minerałami na rozpuszczanie są chlorki (sól), węglany (kalcyt) i siarczany. Woda wsiąkająca w głąb podłoża skalnego rozpuszcza minerały i tworzy nowe związki wraz z aktywnymi składnikami, które przyspieszają dalsze wietrzenie: kwas siarkowy, kwas węglowy oraz kwasy humusowe, dostarczane przez gnijącą materię organiczną.

Podczas rozpuszczania powstają:

  • koloid - galaretowata substancja powstała poprzez rozpuszczone cząsteczki,

  • zawiesina - w której rozpuszczone cząsteczki są widoczne gołym okiem,

  • roztwór rzeczywisty - gdzie rozpuszczone cząsteczki w wodzie nie są widoczne gołym okiem (np. roztwór soli).

R1DGTYy4s2xY1
Lapiaz jest formą powstałą wskutek rozpuszczania skał.
Źródło: licencja: CC BY 4.0, dostępny w internecie: wikipedia.org.

Uwęglanowienie (karbonizacja) polega na oddziaływaniu na skałę kwasu węglowego, który tworzy dwutlenek węgla rozpuszczony w wodzie. Podczas oddziaływania kwasu węglowego dochodzi do rozpuszczania i wypieraniu przez wodę, zawierającą COIndeks dolny 2, węglanów wapnia, magnezu, żelaza. Karbonizacja również polega na rozkładaniu krzemianów oraz glinokrzemianów i przechodzeniu ich w kwaśne węglany.

Ważne!

kalcyt + kwas węglowy = rozpuszczalny wodorowęglan

R18ejEdOLdiXK
Karbonatyzacja cementu obniża jego pH i indukuje korozję zawartych w nim metalowych wzmocnień.
Źródło: licencja: CC BY-SA 3.0, dostępny w internecie: wikipedia.org.

Utlenianie (oksydacjaoksydacjaoksydacja) to reakcja polegająca na łączeniu niektórych minerałów z tlenem atmosferycznym. Podczas utleniania dochodzi do zmiany zabarwienia minerału oraz powstania nowych minerałów np. pirytu zmieniającego się w siarczan żelaza. W skutek oksydacji ciała beztlenowe przechodzą w tlenowe, np. siarczki w siarczany, związki słabiej utlenione przechodzą w bardziej utlenione, np. czarny hematyt (FeO) w czerwony hematyt (Fe2OIndeks dolny 3), utlenienie żelaza nadaje glebie czerwone zabarwienie i jest charakterystyczne dla klimatu suchego, a ciemne substancje organiczne zawierające węgiel (C) ulegają rozjaśnieniu.

Minerałem ulegającym utleniania jest hematyt.

Uwadnianie (hydratacja) stanowi przyłączenie cząsteczek wody do minerału. Podczas tego procesu dochodzi do przeobrażenia np. hematytu w limonit, miedź w malachit oraz anhydryt w gips.

Mechanizm hydrolizy zachodzi pod wpływem wody zawierającej dwutlenek węgla dochodzi do rozkładu minerałów na kwaśne i zasadowe (głównie glikokrzemiany). Jeden z produktów wówczas ulega wyługowaniu, drugi, który jest nierozpuszczalny pozostaje na miejscu.

Ważne!

skaleń potasowy + woda = illit + krzemionka + potas

bg‑gray1

Produkty wietrzenia chemicznego

W obrębie zwietrzałego materiału dochodzi do dalszych reakcji z czynnikami takimi jak woda, tlen i dwutlenek węgla, tzn. do reakcji hydrolizy, hydratacji, utleniania i karbonatyzacji. Zależnie od dominujących w danym środowisku czynników wietrzenia powstają zróżnicowane produkty procesu wietrzenia - minerały wtórne i substancje amorficzne.

Minerały wtórne, czyli takie które powstały w wyniku wtórnych procesów wynikające z przekształcenia minerałów macierzystych. Dzieli się je na nierozpuszczalne w wodzie (hydrokrzemiany, wodorotlenki lnu i żelaza) i rozpuszczalne w wodzie (uwodnione siarczany żelaza, wodorotlenki żelaza).

bg‑gray1

Od czego zależy intensywność wietrzenia chemicznego?

Wietrzenie chemiczne szybciej zachodzi podczas wysokich temperatur wody oraz przy dużym rozszczelnieniu i rozdrobnieniu skał. Zatem oddziaływanie wietrzenia fizycznego przyśpiesza proces wietrzenia chemicznego. Wietrzenie chemiczne  intensywnie występuje w klimatach strefy umiarkowanej, w szczególności latem na obszarach zbudowanych ze skał wapiennych. Wietrzenie to następuje również obficie w klimatach morskich i monsunowych w porach deszczowych oraz całorocznie w strefie okołorównikowej ze względu na wysoką temperaturę i obfite opady deszczu. Mała intensywność tego zjawiska zachodzi w klimatach polarnych ze względu na bardzo niskie temperatury oraz w klimatach zwrotnikowych ze względu na niedostatek wody.

Słownik

hydroliza
hydroliza

rozkład substancji pod wpływem wody, reakcja podwójnej wymiany zachodząca między wodą a substancją w niej rozpuszczoną, prowadząca do powstania cząsteczek nowych związków chemicznych

oksydacja
oksydacja

reakcja łączenia się minerałów z tlenem