Zawartość
Kwas siarkowy jest zdefiniowany jako kwas według definicji Johannesa Bronsteda i Thomasa Lowry'ego z 1921 r. Stwierdzili oni, że kwas to każda substancja, która może oddać dodatnio naładowany jon wodorowy. Ta tendencja do oddawania jonów wodorowych sprawia, że mocne kwasy są wysoce reaktywne, a także silnie korodujące. Marmur jest tradycyjnie bardzo wytrzymałym materiałem i jest stosowany w budownictwie dzięki swojej wytrzymałości i odporności na warunki atmosferyczne i inne rygory. Jednak siła kwasu siarkowego może powodować reakcję substancji w kontakcie.
Reakcja korozyjna
Pomimo tego, że jest uważany za mocny i bardzo trwały materiał, w rzeczywistości marmur jest bardzo dobrze rozpuszczalny, nawet w słabo kwaśnych roztworach. Kiedy roztwór ciekłego kwasu siarkowego wchodzi w kontakt z litym marmurem, zachodzi reakcja korozji. Kwas siarkowy rozpuszcza i rozkłada cząsteczkę węglanu wapnia - chemiczną nazwę marmuru. W ten sposób zrywa również własne wiązania i tworzy zawiesinę dodatnio naładowanych jonów wapnia i ujemnie naładowanych jonów siarczanu w roztworze kwasu siarkowego.
Inne produkty
Aby spowodować jonową zawiesinę jonów wapnia i siarczanów w roztworze, reakcja musi również uwolnić inne atomy, które tworzą odczynniki składowe. Reakcja rozpoczęła się od atomu wapnia, atomu węgla i trzech atomów tlenu z marmuru oraz dwóch atomów wodoru, jednego z siarki i czterech atomów tlenu z kwasu siarkowego. Uwzględniono jeden z atomów wapnia i składniki siarczanowe - siarkę i cztery atomy tlenu; inne atomy nie. Wodór uwolniony z kwasu siarkowego natychmiast reaguje z tlenem uwalnianym z marmuru, tworząc wodę. To pozostawia tylko węgiel i dwa atomy tlenu w marmurze, które są uwalniane jako dwutlenek węgla.
Występowanie w przyrodzie
Największym przykładem reakcji kwasu siarkowego i marmuru w świecie rzeczywistym jest kwaśny deszcz. Problem narastał na świecie od czasów ery przemysłowej. Występuje, gdy dwutlenek siarki jest uwalniany podczas spalania paliw kopalnych w fabrykach i rozpuszcza się w wodzie. W ten sposób powstaje kwas siarkowy, który jest następnie odprowadzany do wód gruntowych, zanieczyszczając rzeki, jeziora i gleby. Ten kwas siarkowy często paruje i opada w postaci kwaśnych deszczy o niskim stężeniu. Jeśli spadnie na marmurowe konstrukcje - a wiele budynków jest z niego zbudowanych - następuje korozja, która początkowo utrudnia rozróżnienie szczelin, a ostatecznie zagrozi integralności konstrukcji.
Marmur i wapień
Marmur i wapień mają tę samą formułę węglanu wapnia. Dlatego też wapienie w budynkach są podatne na kwaśne deszcze. Te dwa materiały różnią się jedynie strukturą. Obie mają strukturę krystaliczną, ale kryształy marmuru są znacznie większe, co daje gładszy i jaśniejszy efekt. Z drugiej strony wapień ma mniejsze kryształy, co daje bardziej gruboziarnistą i szorstką teksturę. W rezultacie ma większe pory i większą odsłoniętą powierzchnię, przez co jest bardziej podatny na działanie kwaśnych deszczy. Marmur ze swoimi mniejszymi porami może mocno odchylać deszcz dzięki swojej gładkiej powierzchni; jednak nadal ulega skutkom długotrwałego narażenia na kwaśne deszcze.
