Inhoud
Zwavelzuur wordt gedefinieerd als zuur door de definitie van Johannes Bronsted en Thomas Lowry in 1921. Ze stelden dat een zuur elke stof is die een positief geladen waterstofion kan afgeven. Deze neiging om waterstofionen af te geven, maakt sterke zuren zeer reactief en ook zeer corrosief. Marmer is van oudsher een zeer bestendig materiaal en wordt in de bouw gebruikt, dankzij de sterkte en het vermogen om weer en andere ontberingen te weerstaan. De sterkte van zwavelzuur kan er echter voor zorgen dat stoffen bij contact reageren.
Corrosiereactie
Ondanks dat het wordt beschouwd als een sterk en zeer duurzaam materiaal, is marmer in feite zeer oplosbaar, zelfs in zwakke zure oplossingen. Wanneer een oplossing van vloeibaar zwavelzuur in contact komt met massief marmer, treedt een corrosiereactie op. Zwavelzuur lost het calciumcarbonaatmolecuul op en breekt het af - de chemische naam voor marmer. Daarbij verbreekt het ook zijn eigen bindingen en vormt het een suspensie van positief geladen calciumionen en negatief geladen sulfaationen in de zwavelzuuroplossing.
Andere producten
Om de ionische suspensie van calcium- en sulfaationen in de oplossing te veroorzaken, moet de reactie ook de andere atomen vrijgeven die de samenstellende reagentia vormen. De reactie begon met een calciumatoom, een koolstofatoom en drie zuurstofatomen uit het marmer, en twee waterstofatomen, een uit zwavel en vier zuurstofatomen uit zwavelzuur. Een van de calciumatomen en de sulfaatcomponenten - een zwavel en vier zuurstof - komen voor; de andere atomen zijn dat niet. Waterstof die vrijkomt uit zwavelzuur reageert onmiddellijk met zuurstof die vrijkomt uit marmer om water te creëren. Hierdoor blijven alleen de koolstofatomen en twee van de zuurstofatomen in het marmer over, die als kooldioxide vrijkomen.
Voorkomen in de natuur
Het beste voorbeeld van een reactie tussen zwavelzuur en marmer in de echte wereld is te wijten aan zure regen. Het probleem is sinds het industriële tijdperk in de wereld toegenomen. Het komt voor wanneer zwaveldioxide vrijkomt door fossiele brandstoffen in fabrieken te verbranden en op te lossen in water. Hierdoor ontstaat het zwavelzuur, dat vervolgens naar de grondwaterspiegel wordt afgevoerd en rivieren, meren en bodems vervuilt. Dit zwavelzuur wordt vaak verdampt en valt als zure regen met een lage concentratie. Als het op marmeren constructies valt - en er worden veel gebouwen mee gebouwd - treedt corrosie op, waardoor wonden aanvankelijk moeilijk te onderscheiden zijn en uiteindelijk de integriteit van de constructie in gevaar komt.
Marmer en kalksteen
Marmer en kalksteen delen dezelfde calciumcarbonaatformule. Zo zijn de kalkstenen in gebouwen ook gevoelig voor zure regen. De twee materialen verschillen alleen qua structuur. Beiden hebben een kristallijne structuur, maar de marmeren kristallen zijn veel groter, wat een gladder en helderder effect geeft. Kalksteen heeft daarentegen kleinere kristallen, die een grovere en ruwere textuur geven. Als gevolg hiervan heeft het grotere poriën en een groter blootgesteld oppervlak, waardoor het kwetsbaarder wordt voor de effecten van zure regen. Marmer, met zijn kleinere poriën, kan regen veel afweren met zijn gladde oppervlak; het bezwijkt echter nog steeds onder de gevolgen van langdurige blootstelling aan zure regen.
