Che cos’è l’alterazione chimica dei minerali in geologia – spiegazione riassuntiva

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Alterazione chimica:
Un minerale si altera chimicamente a causa di vari processi:
– Solubilizzazione: è il processo grazie al quale un sale passa da solido a disciolto in un solvente (l’acqua, essendo polare, fa solubilizzare composti polari) e non si ha variazione di pH nell’acqua!
Nella solubilizzazione, tutto il solido sparisce in soluzione (soluzione congruente, dato che il liquido ha la stessa composizione del solido di partenza), come nel caso del gesso:
CaSO₄.2H₂O = Ca²⁺ + SO₄^2- + 2H₂0

Ma ci sono anche altri casi, come: NaCl = Na⁺ + Cl^–
CaF₂ = Ca²⁺ + F^–
BaSO₄ = Ba²⁺ + SO₄^2-

– Ossidazione: processo per il quale alcuni elementi perdono elettroni a favore di altri. Da una parte c’è chi si ossida, e dall’altra chi si riduce (reazioni “redox”) . Infatti la goccia d’acqua, oltre alla capacità acida, ha anche capacità ossidante.
I minerali che possono subire tale processo sono quelli che contengono elementi in grado di ossidarsi. Il “Fe” è il più importante tra questi; Fe° in natura non c’è, ma ci sono Fe²⁺ e Fe³⁺. Nel passaggio dal primo al secondo avviene una perdita di elettrone (e quindi ossidazione); questo passaggio a livello di struttura cristallina crea scompiglio (passando da una struttura più grande e con meno carica ad una più piccola ma con più carica). Il Fe³⁺ è uno ione non solubile in acqua e precipita come idrossido:
Fe³⁺ + H₂O  Fe(OH)₃
Altri elementi sono il “Mn” (Mn²⁺, Mn⁴⁺), che in acqua precipita come “pirolusite” (MnO₂); lo “S” (ne ha molti).

– Idratazione: processo per il quale un minerale si prende in carico le molecole d’acqua esterne, che entrano a far parte della struttura cristallina. E’ il caso dell’anidrite (anidro) che inglobando acqua subisce idratazione e forma del gesso (idrato). Inoltre, il volume di 1 mole di gesso è maggiore del volume di 1 mole di anidrite (ciò tende a rompere i depositi e formare brecce).
Scambio ionico: non è un vero e proprio processo di alterazione. È un processo di grande importanza lungo le coste quando c’è contatto tra acqua dolce ed acqua salata; consiste nello scambio di ioni.

Idrolisi: è di gran lunga il fenomeno più importante tra quelli precedentemente elencati, è il processo per il quale un sale si dissolve e si idrolizza in acqua.
Un sale si forma perché un elemento con carica positiva si lega ad uno con carica negativa:
A⁺ + B^–  AB
A⁺ possiamo considerarlo come la parte cationica di un idrossido “AOH” (base, perché libera OH^–, di conseguenza, A⁺ è il suo acido coniugato);
B^– possiamo considerarlo come la parte anionica di un acido “BH” (acido, perché libera H⁺, di conseguenza, B^– è la sua base coniugata).
Ci sono vari tipi di sali:
– Sali provenienti da un acido forte ed una base forte, completamente dissociati in soluzione(K_a e K_b molto alte); in questo caso i relativi cationi ed anioni non subiscono idrolisi (il pH di queste soluzioni rimane neutro). Quindi, riferendoci sempre ai nostri composti AOH e BH:
se A⁺ in AOH si dissocia molto, è un acido molto debole;
se B^– in BH si dissocia molto, è una base molto debole.
– Sali provenienti da un acido debole ed una base debole, caso in cui entrambi gli ioni idrolizzano (se K_b>K_a l’idrolisi è basica, se K_a>K_b l’idrolisi è acida); è un caso molto raro.

Le cose si complicano quando A⁺ e B^– sono acidi o basi deboli (hanno costanti di dissociazione basse). Se AOH è una base debole, allora A⁺ diventa un acido coniugato forte, e la stessa cosa per B^– ( se BH è un acido debole, B^– diventa una base coniugata forte). Esempio:
solfato ferrico  Fe₂(SO₄)₃ (è nella parte alterata dei giacimenti a solfuri metallici)

Fe₂(SO₄)₃ + 6H₂O = 2Fe(OH)₃ + 3(SO₄^2-) + 6H⁺
2Fe(OH)₃  è una base debolissima, e precipita;
Fe₂(SO₄)₃  è un sale molto acido, infatti ogni volta che si ossida produce molti ioni H⁺.

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