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Schwefelsäure wird nach der Definition von Johannes Bronsted und Thomas Lowry im Jahr 1921 als Säure definiert. Sie gaben an, dass eine Säure jede Substanz ist, die ein positiv geladenes Wasserstoffion abgeben kann. Diese Tendenz, Wasserstoffionen abzugeben, macht starke Säuren hochreaktiv und auch stark ätzend. Marmor ist traditionell ein sehr widerstandsfähiges Material und wird aufgrund seiner Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Witterungseinflüsse und andere Belastungen im Bauwesen verwendet. Die Stärke der Schwefelsäure kann jedoch dazu führen, dass Substanzen bei Kontakt reagieren.
Korrosionsreaktion
Obwohl Marmor als starkes und sehr haltbares Material angesehen wird, ist er selbst in schwach sauren Lösungen sehr gut löslich. Wenn eine Lösung von flüssiger Schwefelsäure mit festem Marmor in Kontakt kommt, tritt eine Korrosionsreaktion auf. Schwefelsäure löst das Calciumcarbonatmolekül auf und zersetzt es - der chemische Name für Marmor. Dabei bricht es auch seine eigenen Bindungen und bildet eine Suspension von positiv geladenen Calciumionen und negativ geladenen Sulfationen in der Schwefelsäurelösung.
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Um die ionische Suspension von Calcium- und Sulfationen in der Lösung zu bewirken, muss die Reaktion auch die anderen Atome freisetzen, aus denen die Reagenzbestandteile bestehen. Die Reaktion begann mit einem Calciumatom, einem Kohlenstoffatom und drei Sauerstoffatomen aus dem Marmor sowie zwei Wasserstoffatomen, eines aus Schwefel und vier Sauerstoffatome aus Schwefelsäure. Eines der Calciumatome und die Sulfatkomponenten - ein Schwefel und vier Sauerstoff - werden berücksichtigt; die anderen Atome sind nicht. Aus Schwefelsäure freigesetzter Wasserstoff reagiert sofort mit aus Marmor freigesetztem Sauerstoff unter Bildung von Wasser. Dadurch verbleiben nur der Kohlenstoff und zwei der Sauerstoffatome im Marmor, die als Kohlendioxid freigesetzt werden.
Vorkommen in der Natur
Das beste Beispiel für eine Reaktion zwischen Schwefelsäure und Marmor in der realen Welt ist saurer Regen. Das Problem ist in der Welt seit dem Industriezeitalter gewachsen. Es tritt auf, wenn Schwefeldioxid freigesetzt wird, indem fossile Brennstoffe in Fabriken verbrannt und in Wasser gelöst werden. Dadurch entsteht die Schwefelsäure, die dann zum Grundwasserspiegel gelangt und Flüsse, Seen und Böden verschmutzt. Diese Schwefelsäure wird oft verdampft und fällt als saurer Regen geringer Konzentration. Wenn es auf die Marmorstrukturen fällt - und viele Gebäude damit gebaut werden -, tritt Korrosion auf, die es zunächst schwierig macht, Einschnitte zu erkennen, bevor schließlich die Integrität der Konstruktion gefährdet wird.
Marmor und Kalkstein
Marmor und Kalkstein haben dieselbe Calciumcarbonatformel. Somit sind die Kalksteine in Gebäuden auch anfällig für sauren Regen. Die beiden Materialien unterscheiden sich nur in der Struktur. Beide haben eine kristalline Struktur, aber die Marmorkristalle sind viel größer, was einen glatteren und helleren Effekt ergibt. Kalkstein hingegen hat kleinere Kristalle, die eine gröbere und rauere Textur ergeben. Infolgedessen hat es größere Poren und eine größere freiliegende Oberfläche, wodurch es anfälliger für die Auswirkungen von saurem Regen ist. Marmor mit seinen kleineren Poren kann mit seiner glatten Oberfläche den Regen stark ablenken. es erliegt jedoch immer noch den Auswirkungen einer längeren Exposition gegenüber saurem Regen.
