Τι είναι οι χημικές καιρικές συνθήκες; Με Παραδείγματα

Καιρός είναι η διαδικασία κατά την οποία οι πέτρες, τα ορυκτά, το ξύλο και πολλά άλλα φυσικά ή τεχνητά πράγματα καταστρέφονται εξαιτίας του φυσικού κόσμου γύρω μας. Χημική διάβρωση είναι η διαδικασία διάσπασης των πετρωμάτων χρησιμοποιώντας χημικά μέσα, όπως οξέα, βακτήρια ή ένζυμα.

Οι καιρικές συνθήκες δεν πρέπει να συγχέονται με τη διάβρωση. Ενώ και τα δύο περιλαμβάνουν την αλλαγή ενός πράγματος από την αρχική του κατάσταση, η διάβρωση είναι η διαδικασία αφαίρεσης τμημάτων ενός υλικού από την αρχική του θέση σε άλλη. Ο άνεμος διαβρώνει συνεχώς βράχους και βουνά φυσώντας μικρά κομμάτια του με την πάροδο του χρόνου σε άλλα μέρη.

Οι καιρικές συνθήκες, από την άλλη, διασπούν το υλικό στη θέση τους και δεν το μεταφέρουν κάπου αλλού. Και τα δύο μπορούν να δράσουν σε συνδυασμό με τις καιρικές συνθήκες διασπά το υλικό σε μικρότερα κομμάτια και η διάβρωση αφαιρεί αυτά τα κομμάτια αλλού.

Οι καιρικές συνθήκες υπάρχουν σε δύο μορφές. Υπάρχει χημική και φυσική διάβρωση. Η φυσική διάβρωση, γνωστή και ως μηχανική διάβρωση, είναι η διάσπαση ουσιών μέσω άμεσης επαφής με τον φυσικό κόσμο. Για παράδειγμα, όταν γίνεται κρύο και το νερό μετατρέπεται σε πάγο, θα επεκταθεί και θα μετατοπίσει το περιβάλλον του. Ένας βράχος που έχει νερό πάνω του μπορεί να σπάσει σιγά-σιγά επειδή ο πάγος επεκτάθηκε και δημιούργησε ρωγμές.

Η τρίτη μορφή διάβρωσης είναι η βιολογική διάβρωση. Αυτό είναι ουσιαστικά ένα υβρίδιο των δύο κύριων μορφών καιρικών συνθηκών, επειδή οι βιολογικές καιρικές συνθήκες είναι καιρικές συνθήκες λόγω ενός βιολογικού παράγοντα. Αυτό μπορεί να περιλαμβάνει τις ρίζες των δέντρων που εκτοπίζουν το περιβάλλον έδαφος και τους βράχους, κάτι που είναι μια φυσική διαδικασία, ή ένζυμα που διασπούν κάτι, κάτι που θα ήταν μια χημική διαδικασία.

Χημικές καιρικές συνθήκες

Υπάρχουν διάφοροι τύποι χημικών καιρικών συνθηκών που περιβάλλουν την αλλαγή των ορυκτών στα συστατικά τους ή σε άλλα ορυκτά. Οι τρεις κύριοι τύποι είναι η διάλυση, η οξείδωση και η υδρόλυση.

Διάλυση

Η διάλυση είναι η ευκολότερη μορφή των χημικών καιρικών διαδικασιών για να δούμε γιατί είναι η πιο κοινή και προφανής. Είναι η διαδικασία διάσπασης των ορυκτών, λόγω του νερού, στα συστατικά τους μέρη. Διαλύονται λόγω των όξινων και χημικών συστατικών στο νερό.

Η βροχόπτωση, η οποία είναι όξινη λόγω του διοξειδίου του άνθρακα στον αέρα, έχει pH 5,6 σε μη μολυσμένα περιβάλλοντα. Αέρια όπως το διοξείδιο του θείου ή το διοξείδιο του αζώτου μπορούν να αντιδράσουν με τις βροχοπτώσεις και να δημιουργήσουν επίπεδα pH 4,5 ή χαμηλότερα. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις μπορούν να προσθέσουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του θείου στην ατμόσφαιρα, το οποίο μπορεί να αλληλεπιδράσει με το νερό της βροχής.

Καθώς αυτά τα όξινα νερά πέφτουν σε ορυκτά, πολλά από αυτά διασπώνται λόγω της αντίδρασης μεταξύ των οξέων και των μετάλλων. Ο ασβεστίτης θα διασπαστεί σε ιόντα ασβεστίου λόγω του ανθρακικού οξέος, το οποίο παράγεται κατά την αλληλεπίδραση του νερού της βροχής και του διοξειδίου του άνθρακα.

• CO2 + H2O → H2CO3
  • (διοξείδιο του άνθρακα) + (νερό) → (ανθρακικό οξύ)
• CaCO3 + H2CO3 → Ca2+ + 2HCO3–
  • (ασβεστίτης) + (ανθρακικό οξύ) → (ιόν ασβεστίου) + (ιόν διττανθρακικού)

Μία από τις πιο συχνά παρατηρούμενες διαλύσεις είναι η ενανθράκωση λόγω του διοξειδίου του άνθρακα. Στον ασβεστόλιθο, που είναι πλούσιος σε ανθρακικό ασβέστιο, το ανθρακικό οξύ, από τις βροχοπτώσεις, αντιδρά με το ανθρακικό ασβέστιο στον ασβεστόλιθο. Αυτό δημιουργεί διττανθρακικό ασβέστιο.

Ο ασβεστόλιθος διαλύεται σιγά σιγά και υφίσταται φθορά με την πάροδο του χρόνου καθώς αυτή η διαδικασία συνεχίζεται.

Η ενανθράκωση, όπως πολλές διεργασίες χημικής διάβρωσης, επηρεάζεται επίσης από τη θερμοκρασία του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Καθώς γίνεται πιο κρύο, η ενανθράκωση εμφανίζεται πιο συχνά επειδή το κρύο νερό περιέχει περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα.

Οξείδωση

Η οξείδωση είναι η δεύτερη χημική διαδικασία διάβρωσης που συμβαίνει παρουσία οξυγόνου και νερού. Το οξυγόνο αλληλεπιδρά με μια ουσία, όπως το μέταλλο, και δημιουργεί ένα οξείδιο. Αυτά τα οξείδια είναι γενικά πιο αδύναμα από την αρχική ένωση, επομένως τείνουν να διασπώνται.

Η οξείδωση του σιδήρου είναι η πιο κοινά γνωστή αυτής της διαδικασίας διάβρωσης. Οι ενώσεις που περιέχουν σίδηρο, όπως η ολιβίνη, διαλύονται λόγω του όξινου νερού. Αυτό δημιουργεί διαλυμένο σίδηρο και άλλες ενώσεις που αλληλεπιδρούν με το οξυγόνο και το νερό για να δημιουργήσουν μια ασθενέστερη ανοργανοποιημένη μορφή σιδήρου, όπως ο αιματίτης.

Αυτή η διαδικασία προκαλεί αποχρωματισμό, σαν καστανοκόκκινο, στην επιφάνεια των πετρωμάτων που έχουν υποστεί οξείδωση σιδήρου και μας δίνει σκουριά. Επειδή αυτό δημιουργεί μια πιο αδύναμη ουσία από την αρχική, είναι πιο εύθραυστα και θα σπάσουν εύκολα.

Υδρόλυση

Η υδρόλυση είναι μια διαδικασία διάβρωσης που περιλαμβάνει πυριτικά και ανθρακικά ορυκτά και περιλαμβάνει νερό. Αυτή είναι η διαδικασία κατά την οποία ένα ορυκτό γίνεται άλλο ορυκτό καθώς το πυριτικό άλας αντιδρά με καθαρό νερό και γίνεται νέο ορυκτό.

Η πιο κοινή αυτής της διαδικασίας είναι η δημιουργία αργίλου από άστριο. Για παράδειγμα, ο άστριος καλίου αντιδρά με το νερό και τα ιόντα υδρογόνου για να δημιουργήσει καολινίτη (την άργιλο) και ορισμένα υποπροϊόντα.

• 4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O → 4K+ + Al4Si4O10(OH)8 + 8SiO2
  • (άστριος καλίου) + (ιόν υδρογόνου) + (νερό) → (ιόν καλίου) + (καολινίτης) + (πυρίτιο)

Άλλες χημικές καιρικές συνθήκες

Εκτός από τις τρεις κύριες μορφές χημικής διάβρωσης, υπάρχουν και άλλες. Η ενυδάτωση είναι η διαδικασία με την οποία τα πετρώματα και τα μέταλλα απορροφούν χημικά το νερό μέχρι να φτάσουν σε ένα σημείο θραύσης. Αυτή η διαδικασία αυξάνει τον όγκο και την πίεση του βράχου μέχρι να διασπαστεί επειδή δεν μπορεί να απορροφήσει άλλο.

Η βιολογική διάβρωση που περιλαμβάνει χημικές ουσίες είναι επίσης μια άλλη διαδικασία. Εδώ, οι οργανικές μορφές ζωής αλληλεπιδρούν με πετρώματα και ορυκτά για να τα αναγκάσουν να διασπαστούν μέσω χημικών μέσων. Ο λειχήνας σε βράχους έχει αποδειχθεί ότι επιταχύνει τη χημική διάβρωση των πετρωμάτων κατά 3 φορές και ακόμη και 4 φορές σε ορισμένες περιπτώσεις.

Άλλες βιολογικές καιρικές συνθήκες μέσω χημικών ουσιών περιλαμβάνουν την απελευθέρωση οργανικών οξέων από τους οργανισμούς για τη διάσπαση ορυκτών και μετάλλων στο έδαφος.

Ενώ αυτές οι διαδικασίες διάβρωσης συζητούνται χωριστά η μία από την άλλη, πολλές από αυτές δρουν σε συνδυασμό για να επιταχύνουν την αλλαγή ενός περιβάλλοντος. Καθώς οι βράχοι διασπώνται σε μικρότερα κομμάτια, οι άνεμοι και το νερό μπορούν να μεταφέρουν αυτά τα κομμάτια παντού.

Οι φυσικές καιρικές διαδικασίες μπορούν να εκθέσουν περισσότερες επιφάνειες για αλληλεπίδραση με όξινη βροχή, κάτι που θα επιτάχυνε περαιτέρω τη διάσπαση των πετρωμάτων. Τα ορυκτά και τα πετρώματα που έχουν εξασθενήσει λόγω της οξείδωσης διασπώνται εύκολα από τις ρίζες των δέντρων καθώς μεγαλώνουν και μηχανικά επιβαρύνουν το περιβάλλον τους.

Αυτές οι διεργασίες έχουν και θα συνεχίσουν να διαμορφώνουν τον κόσμο μας, όπως τον διαμορφώνουμε και εμείς μέσω της δικής μας τεχνητής αποτροπής των πραγμάτων.