O que é o desgaste químico?
O que é o desgaste químico?
Rochas, solos, minerais, madeira e até mesmo materiais artificiais expostos aos elementos da natureza, como ar e água, passarão por mudanças significativas ao longo do tempo, tanto na morfologia quanto na composição química e, em última análise, quebradas em pedaços menores pelos processos de intemperismo. .
Quando o intemperismo ocorre por meio de reações químicas que alteram a composição química de coisas como rochas, solos e minerais, o processo é conhecido como intemperismo químico . O processo ocorre gradualmente e resulta na formação de minerais secundários ou novos.
Os tipos mais comuns de reações químicas que induzem o desgaste químico são a oxidação, a hidrólise, a hidratação, a carbonatação e a redução . Abaixo, discutimos esses processos e inspecionamos a maneira como eles afetam as rochas.
Quais são os processos de resistência química?
Agora que temos uma idéia básica do que é o desgaste químico, vamos dar uma olhada nos diferentes processos pelos quais o desgaste químico das rochas ocorre.
1. Oxidação
No caso do intemperismo químico das rochas, a oxidação refere-se à adição e combinação de oxigênio aos minerais da rocha. As rochas sofrem oxidação quando alguns minerais na rocha reagem com o oxigênio presente na água do solo ou na atmosfera. Na presença de umidade, o processo de oxidação acelera. Como resultado final, os óxidos hidratados são produzidos.
A maioria de nós está familiarizada com a reação de oxidação da ferrugem. É o resultado de uma reação em que o ferro (na forma de Fe2 +) reage com o oxigênio para formar óxidos e hidróxidos de Fe3 +. A ferrugem de objetos metálicos que usamos em nossa vida cotidiana freqüentemente leva à degradação do objeto à medida que as partes enferrujadas se tornam frágeis e facilmente quebráveis. Reações químicas semelhantes também ocorrem em rochas com teor de ferro.
Exemplo de uma reação de oxidação que ocorre em uma rocha é a seguinte:
4FeO (óxido de ferro) + O2 → 2Fe2O3 (óxido férrico)
4Fe3O4 (magnetita) + O2 → 6Fe2O3 (hematita)
Rochas com teor de ferro sofrendo oxidação freqüentemente desenvolvem uma cor marrom-avermelhada que indica que a rocha está sofrendo oxidação.
Na presença de umidade, a reação prossegue para produzir:
2Fe2O3 (hematite) + 3H2O -> 2Fe2O3 .3H2O (Limonite)
2. Hidrólise
A hidrólise pode ser considerada como outro processo importante de intemperismo químico. O termo hidrólise é derivado de "hidro", que significa água, e "lise" significa degradação. O processo é conduzido pela dissociação da água em íons hidrogênio (H +) e hidróxido (OH-). Esses íons reagem com os minerais presentes nas rochas para induzir mudanças na composição das rochas. Os minerais de silicato e carbonato são mais comumente hidrolisados.
Em condições ideais, a água pura ioniza-se ligeiramente para produzir íons H + e OH- que reagem com os minerais para hidrolisá-los. Teoricamente, se houver água suficiente, o mineral original será completamente dissolvido. Por exemplo:
Mg 2 SiO 4 + 4 H + + 4 OH - 2 Mg2 + + 4 OH - + H 4 SiO 4
No entanto, na realidade, a água raramente doa íons H +. A situação muda, no entanto, se o dióxido de carbono estiver presente. O gás dissolve-se prontamente em água para formar um ácido carbônico fraco que então atua como um doador de H +.
A reação é a seguinte:
Mg 2 SiO 4 + 4 CO 2 + 4 H 2 O ⇌ 2 Mg 2 + + 4 HCO 3 - + H 4 SiO 4
A hidrólise de feldspato para produzir minerais de argila é um exemplo clássico de intemperismo químico de rochas por hidrólise.
A reação é a seguinte:
2 KAlSi 3 O 8 (feldspato de aluminosilicato) + 2 H 2 CO 3 + 9 H 2 O ⇌ Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 (Caulinite, um mineral de argila) + 4 H 4 SiO 4 + 2 K + + 2 HCO 3 -
Certos constituintes químicos de rochas, como o cloreto de sódio, dissolvem-se diretamente na água. A dissolução de tais substâncias pela água resulta em amolecimento da rocha, eventualmente quebrando-a em pedaços. A acidificação da água acelera esse processo.
3. Hidratação
A hidratação também é um dos processos pelos quais o intemperismo químico ocorre. Na hidratação, o mineral reage com a água resultando na ligação rígida dos íons H + e OH- derivados da água às moléculas e átomos do mineral. A absorção de água pelo mineral atua para aumentar o volume da rocha, dando origem a tensões físicas dentro da rocha e, em última instância, levando à quebra da rocha. Óxido de ferro, óxido de alumínio, anidrite, etc, são alguns dos minerais da rocha que sofrem hidratação. Dois exemplos de tal reação são fornecidos abaixo:
2Fe2O3 (hematita) + 3H2O → 2Fe2O3.3H2O (limonita)
Al2O3 (bauxita) + 3H2O → Al2O3.3H2O (óxido de alumínio)
4. Carbonatação
Carbonatação também traz o desgaste químico de rochas, solos e minerais. Carbonatação refere-se à ligação do dióxido de carbono aos substratos através de uma reação em duas etapas. Primeiro, o dióxido de carbono reage com a água para formar ácido carbônico. Em seguida, o ácido carbônico reage com minerais em rochas para produzir carbonatos ou bicarbonatos. Carbonatação de rochas contendo carbonato de cálcio (calcário) é um processo comum de intemperismo químico que leva à formação de bicarbonato de cálcio que é altamente solúvel em água. Tais reações levam à formação de espaços vazios em calcário que formam cavernas de calcário. As reações de carbonatação são mais rápidas em temperaturas frias porque a água fria dissolve mais dióxido de carbono do que a água mais quente.
A reação de carbonatação do calcário é apresentada abaixo:
O primeiro passo na reação: formação de ácido carbônico pela reação da água e dióxido de carbono.
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3
O segundo passo na reação: formação de carbonato de cálcio pela reação entre ácido carbônico e carbonato de cálcio.
H 2 CO 3 + CaCO 3 → Ca (HCO 3 ) 2
5. Redução
A remoção de O2 de um mineral de rocha resultando na produção de um mineral secundário reduzido é também um dos processos de intemperismo químico. Reações de redução são comuns sob condições de alagamento, pois a ausência ou baixos níveis de oxigênio em tais ambientes desencadeiam reações de redução nos minerais da rocha. Um exemplo de tal reação é fornecido abaixo:
2Fe2O3 (hematite) - O2 → 4FeO (óxido de ferro)
Resultado final da resistência química das rochas
O desgaste químico pelos processos acima serve para alterar a composição química das rochas. Também torna as rochas mais frágeis ou torna os minerais da rocha mais solúveis em água. Assim, as rochas começam a degradar-se e são finalmente decompostas em pedaços menores ao longo de um período de tempo após o qual as forças erosionais removem os pedaços de rocha do seu local de origem e levam-nos para lugares distantes com mais degradação e dissociação.
