Proses Pelapukan Kimia (informasi lengkap)

Orang-orang kadang-kadang terkejut melihat bahwa banyak batuan yang terpapar di permukaan bumi sebenarnya tidak berada dalam kesetimbangan kimiawi dengan lingkungannya melainkan tidak stabil dan secara perlahan tetapi terus-menerus bereaksi dengan komponen atmosfer untuk larut atau berubah menjadi zat baru yang lebih hampir stabil di permukaan bumi. permukaan bumi.

Secara geologis, pelapukan berlangsung sesuai dengan generalisasi yang disebut “aturan stabilitas”, yang menyatakan bahwa mineral mendekati stabilitas paling dekat di lingkungan yang mirip dengan tempat ia terbentuk.

Batuan beku intrusi, tentu saja, terbentuk dalam kondisi suhu tinggi, tekanan tinggi, dan kekurangan oksigen bebas dan air tawar. Ketika batuan seperti itu dibiarkan kosong di benua, mereka berada di lingkungan dengan suhu rendah, tekanan rendah, dan oksigen serta air yang melimpah. Perubahan kimia tidak dapat dihindari, dan mineral yang paling rentan terhadap perubahan adalah mineral yang terbentuk dalam kondisi fisik dan kimia yang paling jauh dari kondisi di permukaan bumi.

Misalnya, di antara mineral silikat pembentuk batuan yang umum, olivin terbentuk pada suhu dan tekanan tinggi di awal kristalisasi magma. Akibatnya, ia dengan cepat mengalami pelapukan di lingkungan yang ada di permukaan bumi. Kuarsa terbentuk lama kemudian di bawah kondisi suhu dan tekanan yang tidak terlalu ekstrim dan kurang rentan terhadap pelapukan. Mengacu pada Seri Reaksi Brown, terlihat jelas bahwa mineral yang lebih dekat dengan bagian atas rangkaian umumnya mengalami cuaca lebih cepat daripada mineral yang berada di dekat dasar.

Kami mencatat bagaimana silikon oksigen tetrahedra bergabung bersama dengan berbagi beberapa ion oksigen dan jumlah ion logam yang diperlukan untuk menetralkan kristal berkurang dengan berbagi ini.

Pembagian oksigen yang meningkat oleh silikon menghasilkan lebih banyak ikatan kovalen yang kuat seperti ikatan antara silikon dan oksigen, dan ini pada gilirannya sangat meningkatkan kemampuan mineral untuk melawan pelapukan. Misalnya, rasio oksigen terhadap silikon dalam olivin adalah 4, dalam pryoxene 3, dalam hornblende 2,7, dalam biotit 2,5, dan dalam kuarsa 2. Rasio yang semakin berkurang berkorelasi baik dengan ketahanan yang lebih besar terhadap pelapukan. Semua atom oksigen dibagi oleh atom silikon dalam kuarsa, dan ini sebagian menjelaskan ketahanannya yang besar terhadap pelapukan.

Pelapukan kimia batuan melibatkan reaksi yang saling terkait yang dapat terjadi secara bersamaan, dan yang memanfaatkan air, oksigen, karbon dioksida, dan asam organik. Proses ini meliputi hidrolisis, oksidasi, karbonasi, larutan, hidrasi, dan perubahan kimia yang disebabkan oleh pertumbuhan tanaman.

Hidrolisis

Hidrolisis adalah reaksi kimia antara mineral dan air. Ini melibatkan reaksi antara ion H + atau OH ”dalam air dan ion logam yang relatif aktif seperti natrium, kalsium, kalium dan magnesium. Hidrolisis sangat penting dalam menyebabkan dekomposisi mineral silikat. Meskipun dapat terjadi dengan adanya air murni, hidrolisis di alam hampir selalu melibatkan karbon dioksida. Sebagai ilustrasi, sejumlah kecil karbon dioksida dari atmosfer atau tanah dilarutkan dalam air untuk membentuk asam karbonat.

Ion kalium yang dilepaskan dari feldspar dapat terbawa dalam larutan, digunakan oleh tanaman, atau dimasukkan ke dalam mineral lempung. Sebagian kecil silika dihilangkan dalam larutan, meskipun sebagian besar tertinggal dalam residu pelapukan yang kaya akan lempung.

Karbonasi

Seperti yang tersirat dari istilah tersebut, karbonasi melibatkan penambahan kimia karbon dioksida ke bahan bumi. Karbon dioksida di atmosfer (dan di udara yang terperangkap di dalam tanah) mudah diserap air untuk membentuk asam karbonat. Meskipun relatif lemah, asam karbonat memiliki efek kumulatif yang luas dalam pelapukan kimia dari berbagai jenis batuan. Ini terlibat dalam pembubaran mineral silikat umum dan sangat efektif dalam melarutkan batugamping dan dolostones. Reaksi untuk batu kapur ditunjukkan di bawah ini

H 2 0 + C0 2 H 2 C0 3

air karbon dioksida asam karbonat

H 2 C0 3 + CaC0 3 -> Ca(HCCy 2

asam karbonat kalsit larut kalsium

(dalam batu kapur) bikarbonat

Agar karbonasi terjadi, air harus tersedia. Untuk alasan ini karbonasi paling kuat di sebagian besar iklim.

Dalam pelapukan mineral silikat, karbonasi dan hidrolisis bekerja sama sebagai proses bumi yang paling penting untuk mencapai dekomposisi batuan. Komponen hidrolisis menyediakan mineral lempung dan mengambil silika ke dalam larutan, sementara secara bersamaan karbonasi menghilangkan unsur logam sebagai ion dalam larutan.

Oksidasi

Oksidasi, penambahan oksigen ke suatu senyawa, adalah salah satu jenis perubahan utama yang dihasilkan dalam batuan oleh pelapukan kimia. Oksigen memiliki afinitas yang kuat terhadap besi, yang mungkin ada dalam mineral silikat seperti hornblende, dan olivin, serta sulfida seperti pirit (FeS).

Oksidasi besi (pada dasarnya apa yang kita sebut berkarat) terjadi terutama di hadapan kelembapan atmosfer dan menghasilkan kisaran warna merah dan coklat yang kita lihat di tanah, dan batuan yang lapuk. Pada proses oksidasi, gas oksigen terlarut dalam air bereaksi dengan besi menjadi hematit (Fe 2 0 3 ) atau limonit (Fe 2 0 3 H 2 O). Proses tersebut diilustrasikan dengan diilustrasikan oleh rumus berikut:

4Fe + 30 2 + nH 2 O -> 2(Fe 2 0 3 ) nH 2 0

besi oksigen air besi “limonit”.

hidroksida atau “karat”

(n berarti jumlah variabel)

Oksidasi nonsilikat umum seperti pirit (emas bodoh”) melibatkan penggabungan oksigen dengan keduanya dan belerang sebagai berikut;

4FeS 2 + nH 2 0 + 150 2 2Fe 2 0 3 nH 2 0 + 8H 2 S0 4

pirit air oksigen asam sulfat “limonit”.

Di sini, senyawa besi yang relatif tidak larut dapat tetap sebagai lapisan di atas batu, sedangkan asam sulfat tercuci dan tersedia untuk reaksi kimia dengan mineral lain.

Hidrasi

Hidrasi adalah proses dimana air diserap oleh mineral dan dimasukkan ke dalam produk pelapukan. Misalnya mineral anhidrit (CaS0 4 ) dapat mengambil air untuk menjadi gipsum alabaster (CaS0 4 nH z O), atau hematit (Fe 2 0 3 ) dapat diubah menjadi limonit (Fe 2 0 3 nH 2 0). Hidrasi adalah proses penting dalam perkembangan tanah liat dan bertanggung jawab atas keberadaan air di dalam banyak mineral tanah liat. Aspek lain dari hidrasi adalah mineral terhidrasi, karena air yang diserapnya, lebih besar dari mineral induknya. Peningkatan volume menyebabkan kristal terhidrasi yang tumbuh memberikan tekanan pada dinding ruang yang mereka tempati, dan tekanan tersebut dapat menyebabkan disintegrasi batuan.

Larutan

Kita telah mengetahui bagaimana daya larut air untuk batuan dan mineral tertentu meningkat ketika karbon dioksida hadir. Meski tanpa penambahan karbon dioksida, air memiliki kemampuan untuk melarutkan batuan dan mineral.

Pelarutan lapisan tebal garam dan gipsum adalah contoh pelapukan larutan sederhana. Batupasir kuarsa juga dapat lapuk oleh larutan, meskipun prosesnya sangat lambat karena rendahnya kelarutan kuarsa.

Kemampuan air untuk melarutkan zat berkaitan dengan konfigurasi dan sifat kelistrikan dari molekul air itu sendiri. Molekul air terdiri dari ion oksigen negatif yang sangat besar dan dua ion hidrogen.

Ion hidrogen telah menyumbangkan elektronnya ke molekul dan dengan demikian ada sebagai dua proton bermuatan positif kecil. Kedua proton tersebut terletak pada sisi molekul yang sama, sehingga memiliki sisi positif dan sisi negatif secara elektrik. Ini disebut molekul dipolar.

Muatan listrik di kedua ujung molekul air tidak hanya menarik lawannya di molekul air lain tetapi juga menarik senyawa di batuan dan mineral yang juga memiliki pusat muatan listrik positif dan negatif yang terpisah. Senyawa ini diambil ke dalam larutan sebagai hasil pelapukan.

Related Posts