La reazione chimica da cui ha origine il travertino

Antonio ha scritto:

Cara professoressa, vorrei sapere quale reazione chimica avviene nel processo di sedimentazione del travertino.

La risposta è questa:

Il travertino è una roccia sedimentaria di origine chimica costituito essenzialmente da carbonato di calcio, CaCO₃; il processo di sedimentazione è la conseguenza di una reazione di equilibrio in fase eterogenea che si instaura tra gli ioni calcio e idrogenocarbonato (HCO₃^-) presenti in soluzione, da una parte, e il carbonato di calcio solido e il diossido di carbonio gassoso, CO₂, dall’altra:

Ca²⁺_(aq) + 2 HCO₃^-_(aq)  ⇌  CaCO_3(s) + H₂O + CO_2(g)

Essendo una reazione di equilibrio, è una trasformazione incompleta e invertibile, che può quindi procedere da sinistra a destra (reagenti → prodotti), oppure da destra verso sinistra (reagenti ← prodotti); a seconda delle condizioni di pressione e temperatura, è favorito il processo diretto (reagenti → prodotti), o quello inverso (reagenti ← prodotti). Il processo diretto, che porta alla precipitazione dalla soluzione del carbonato di calcio, è favorito, per esempio, da un aumento della temperatura e da una diminuzione della concentrazione del diossido di carbonio nell’atmosfera sovrastante la soluzione; tali variazioni, infatti, portano il diossido di carbonio a liberarsi dalla soluzione e a disperdersi in atmosfera. Se ciò accade, la reazione tende a rimpiazzarlo producendone ancora, ed è quindi stimolata a procedere verso destra depositando contemporaneamente carbonato di calcio.

Le acque correnti o stagnanti ricche di ioni calcio e idrogenocarbonato possono pertanto depositare carbonato di calcio come precipitato quando si verificano una o entrambe le situazioni prima descritte. Questo fenomeno è responsabile anche delle formazioni stalattitiche e stalagmitiche generate dalle acque sotterranee; esse, infatti, percolano nel sottosuolo sotto pressione e quando vengono a contatto con l’atmosfera o con camere d’aria, lasciano evaporare l’acqua e si impoveriscono di CO₂, con conseguente precipitazione di CaCO₃ che assume la forma a goccia.

Oltre al carbonato di calcio, nel processo di sedimentazione, precipitano anche altri carbonati, soprattutto quelli di magnesio e di manganese, e idrossidi di ferro che influiscono notevolmente sull’aspetto e soprattutto sul colore. Il travertino è quasi sempre caratterizzato dalla presenza di vacuoli, inizialmente occupati da  strutture organiche inglobate durante il processo di sedimentazione e successivamente decomposte in prodotti gassosi.