calthemită

Calthemita este un depozit secundar derivat din beton, calcar, mortar sau alte materiale calcaroase, în afara mediului specific peşterilor. Calthemitele cresc pe sau sub structuri/construcţii realizate de mâna omului şi se aseamănă la formă cu stalactitele şi stalagmitele din peşteri.

S-au realizat multe studii asupra degradării betonului iar unul din semnele mai evidente sunt scurgerile bogate în calciu. Stalactitele din calthemită se formează pe/în/sub structuri de beton şi structuri asemănătoare peşterilor (artificiale = mine, tuneluri, subsoluri, etc) căptuşite cu beton şi se formează mult mai repede decât în peşteri. Aceasta se datorează reacţiilor chimice diferite ce conduc la formarea calthemitelor. Calthemitele sunt rezultatul scurgerii unei soluţii hiperalcaline (pH 9–14) prin structurile construite de om din materiale bazate pe calcar, până când intră în contact cu atmosfera (de regulă în partea inferioară a construcţiilor) unde vine în contact cu dioxidul de carbon (CO₂) din arul înconjurător, ceea ce facilitează reacţiile chime de depunere a carbonatului de calciu ca depozit secundar. CO₂ este în acest caz un reactant (difuzează în soluţie) spre deosebire de chimia din peşteri unde CO₂ este un produs al reacţiei (eliminat din soluţie). Calthemitele sunt în general compuse din carbonat de calciu (CaCO₃) ceea ce le dă culoarea predominant albă, însă acestea pot fi colorate şi galben-portocaliu-roşiatic datorită oxidului de fier (armături care ruginesc) transportat de infiltraţiile de apă şi sunt depozitate împreună cu CaCO₃. Oxidul de cupru de la ţevi poate da un colorit verde-albastru.

Stalactitele se formează pe beton ca urmare a unor reacţii chimice diferite de cele din peşteri, ca rezultat al prezenţei oxidului de calciu (CaO) în ciment. Betonul este compus în principal din nisip şi ciment. Când se adaugă apa, oxidul de calciu din ciment reacţionează cu apa şi formează hidroxid de calciu (Ca(OH)₂) care în condiţii propice disociază în ioni de calciu (Ca²⁺) şi hidroxid (OH⁻). Aceste reacţii chimice sunt reversibile şi pot avea loc simultan mai multe tipuri de reacţii, în funcţie de localizarea în structura de beton şi influenţate în special de pH-ul soluţiei.

Hidroxidul de calciu reacţionează cu CO₂ liber si formează carbonatul de calciu (CaCO₃). Această reacţie are loc în betonul proaspăt turnat pe măsură ce se întăreşte şi precipitează  CaCO₃ în interior până când se epuizează tot dioxidul de carbon (CO₂) din ameste. CO₂ suplimentar din atmosferă va continua să reacţioneze, penetrând însă doar câţiva milimetri în beton. Pentru că dioxidul de carbon atmosferic (CO₂) nu poate penetra mai mult, în betonul întărit rămâne hidroxid de calciu (Ca(OH)₂). Orice sursa de apă (de exemplu de la ploaie) care poate pătrunde în microfisuri va transporta cu uşurinţă Ca(OH)₂ sub formă de soluţie, în virtutea gravitaţiei, către partea inferioară a construcţiei. Când soluţia de Ca(OH)₂ intră în contact cu aerul, dioxidul de carbon prezent în aer va difuza în soluţie şi va reacţiona în timp pentru a precipita carbonat de calciu care se va depune. Scurgerile lente formează astfel stalactite similare cu cele din peşteri.

Prezenţa hidroxidului de potasiu şi sodiu în betonul proaspăt complică lucrurile pentru că creşte alcalinitatea soluţiei (pH 13.2 – 13.4), situaţie în care predomină radicalii CO₃²⁻ şi soluţia devine saturată cu ioni de Ca²⁺ rezultând o reacţie chimică diferită. Pe măsură ce potasiul şi sodiul din soluţie se scurge din beton, pH-ul soluţiei scade. Sub un pH de aproximativ 10.3, reacţia predominantă redevine cea de întărire a betonului. pH-ul infiltraţiilor influenţează direct care dintre ionii de carbonat sunt prezenţi, astfel încât la un moment dat în diferite părţi ale aceleaişi structuri pot avea loc reacţii chimice diferite.

În construcţii foarte vechi (zeci...sute de ani) ce conţine var, mortar sau beton, hidroxidul de calciu (Ca(OH)₂) s-ar putea să se fi scurs integral, situaţie în care pH-ul scade sub 9. În această situaţie ar putea începe un proces similar cu cel din peşteri, unde infiltraţii de apa bogată în CO₂ formează acid carbonic (H₂CO₃) (≈pH 7.5 – 8.5) şi solubilizează ioni Ca²⁺ din structura, care vor urma apa de-a lungul crăpăturilor.

Astfel de scurgeri carea pot crea calthemită pot atinge un pH între 10 şi 14, ceea ce reprezintă o soluţie puternic alcalină, care poate produce arsuri chimice la nivelul ochilor şi/sau al pielii, în funcţie de concentraţia soluţiei şi durata contactului.

Rata de creştere a stalactitelor de calthemită depinde foarte mult de rata şi continuitatea fluxului de apă. Şi concentraţia dioxidului de carbon din aer, în contact cu soluţia, are influenţă puternică asupra ratei de precipitare a CaCO₃. Evaporarea şi tempoeratura atmosferică par să influenţeze foarte puţin rata de depunere a CaCO₃. Stalactite din calthemite în prezenţa infiltraţiilor puternic alcaline au potenţialul de a creşte de până la ≈200 ori mai repede decât stalactitele din peşteri din soluţii cu pH aproape de neutru.

Dacă rata picurării este mai mare de cca o picătura pe minut, majoritatea CaCO₃ se va scurge mai departe, pe pământ. Astfel soluţia va avea şansa de a absorbi CO₂ din atmosferă (sau elibera CO₂ , în funcţie de tipul reacţiei) şi va depozita CaCO₃ pe sol, formând stalagmite.

În majoritatea situaţiilor, stalagmitele de calthemită cresc doar câţiva cm şi se aseamănă cu mici umflături, datorită cantităţii limitate de CaCO₃ scurse din beton cât şi scurgerea mai departe în pământ. Creşterea poate fi limitată şi de poziţia în raport cu activitatea umană (trafic auto/pietonal).

Vizitează la coordonate. Odată ce vei ajunge la scările şi rampa care duc la intrarea în hotel, priveşte în jur.

Pentru a anunţa această geocutie ca găsită trebuie să răspunzi la următoarele întrebări:

• care este diferenţa între modalităţile de formare a calthemitei faţă de stalactitele din peşteri?
• descrie unde vezi calthemită şi explică de ce crezi că s-a format doar acolo?

Răspunde la întrebări via email.
Însemnările fără răspunsuri trimise în interval de o săptămână de la postare vor fi şterse.

Postează şi o poză cu tine sau GPS-ul tău la coordonate.