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L'acido solforico è definito acido dalla definizione di Johannes Bronsted e Thomas Lowry nel 1921. Hanno affermato che un acido è qualsiasi sostanza in grado di donare uno ione idrogeno caricato positivamente. Questa tendenza a donare ioni idrogeno rende gli acidi forti altamente reattivi e anche altamente corrosivi. Il marmo è tradizionalmente un materiale molto resistente e viene utilizzato nella costruzione, grazie alla sua forza e capacità di resistere alle intemperie e ad altri rigori. Tuttavia, la forza dell'acido solforico può far reagire le sostanze a contatto.
Reazione di corrosione
Nonostante sia considerato un materiale resistente e altamente durevole, il marmo è infatti molto solubile, anche in soluzioni acide deboli. Quando una soluzione di acido solforico liquido viene a contatto con il marmo solido, si verifica una reazione di corrosione. L'acido solforico dissolve e scompone la molecola di carbonato di calcio, il nome chimico del marmo. In tal modo, rompe anche i propri legami e forma una sospensione di ioni di calcio caricati positivamente e ioni di solfato caricati negativamente nella soluzione di acido solforico.
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Per provocare la sospensione ionica di ioni calcio e solfato nella soluzione, la reazione deve rilasciare anche gli altri atomi che compongono i reagenti costituenti. La reazione è iniziata con un atomo di calcio, un atomo di carbonio e tre atomi di ossigeno dal marmo e due atomi di idrogeno, uno di zolfo e quattro atomi di ossigeno dall'acido solforico. Si tiene conto di uno degli atomi di calcio e dei componenti del solfato - uno zolfo e quattro ossigeno; gli altri atomi non lo sono. L'idrogeno rilasciato dall'acido solforico reagisce immediatamente con l'ossigeno rilasciato dal marmo per creare acqua. Questo lascia solo il carbonio e due degli atomi di ossigeno nel marmo, che vengono rilasciati come anidride carbonica.
Evento in natura
Il più grande esempio di reazione tra acido solforico e marmo nel mondo reale è dovuto alle piogge acide. Il problema è cresciuto nel mondo dall'era industriale. Si verifica quando l'anidride solforosa viene rilasciata bruciando combustibili fossili nelle fabbriche e si dissolve in acqua. Questo crea l'acido solforico, che viene poi portato alla falda acquifera, inquinando fiumi, laghi e terreni. Questo acido solforico viene spesso evaporato e cade sotto forma di piogge acide a bassa concentrazione. Se cade su strutture di marmo - e molti edifici vengono costruiti con esso - si verifica la corrosione, che inizialmente rende gli squarci difficili da distinguere, prima di minacciare infine l'integrità della costruzione.
Marmo e pietra calcarea
Marmo e pietra calcarea condividono la stessa formula di carbonato di calcio. Pertanto, anche i calcari negli edifici sono suscettibili alle piogge acide. I due materiali differiscono solo nella struttura. Entrambi hanno una struttura cristallina, ma i cristalli di marmo sono molto più grandi, dando un effetto più levigato e luminoso. Il calcare, d'altra parte, ha cristalli più piccoli, che danno una consistenza più grossolana e ruvida. Di conseguenza, ha pori più grandi e una superficie esposta più ampia, rendendolo più vulnerabile agli effetti delle piogge acide. Il marmo, con i suoi pori più piccoli, può deviare molto la pioggia con la sua superficie liscia; tuttavia, cede ancora agli effetti di una prolungata esposizione alle piogge acide.
