Verwering

De aanwezigheid van CO₂ in regenwater zorgt voor verwering van gesteente. In grote lijnen treden dan de volgende reacties met kalksteen, CaCO₃, op:

CO₂ + 2 H₂O → HCO₃^- + H₃O⁺
CaCO₃ + 2 H⁺ → Ca²⁺ + H₂O + CO₂

De verwering van silicaten wordt beschreven door Spiro and Stigliani (2003), p.284:

Zand bestaat uit siliciumoxide, verhoudingsformule SiO₂. De structuur van siliciumoxide is er één van een rooster van een oneindig 'netwerkpolymeer' waar elk siliciumatoom steeds verbonden is met vier zuurstofatomen en elk zuurstofatoom met twee siliciumatomen. Dit is een zeer stabiele structuur en zand is dan ook grotendeels chemisch inert. Echter, zand kan verweren door opname van andere elementen in haar rooster waardoor zgn. silicaten ontstaan. Veldspar (NaAlSi₃O₈) is zo'n silicaat en kan beschouwd worden als een 'mengsel' van de volgende componenten: Al₂O₃, SiO₂ en Na₂O. De verwering vindt plaats in twee stappen. Eerst reageert de Na₂O met H₂CO₃ tot NaHCO₃ (natriumbicarbonaat) en wordt SiO₂ in gehydrateerde vorm (Si(OH)₄), ook siliciumzuur genoemd, uitgestoten. De tweede stap is de langzame verwijdering van het gevormde bicarbonaat en siliciumzuur uit de veldspar, waarbij kaolien ontstaat. Dit is een van de bestanddelen van klei. Het geschetste mechanisme draagt dus bij aan de vorming van minerale bodems.

Voor beide bovengenoemde verweringsmechanismen geldt dat ze veel sneller gaan als het zwakke carbonzuur H₂CO₃ wordt vervangen door een sterk zuur zoals zwavelzuur (H₂SO₄) of salpeterzuur (HNO₃). De verwering van silicaat-gesteente (CaSiO₃) is onderdeel van de langzame koolstofkringloop.

Bronnen

Spiro and Stigliani (2003), Spiro T.G. and Stigliani, W.M. (2003). Chemistry of the Environment, Second Ed., Prentice-Hall, Upper Saddle River, New Jersey.