hrvatski

Ravnoteža između minerala i okoliša - Ključ za tumačenje promjena na materijalima

Svaki mineral ima svoje polje stabilnosti. Ako se uvjeti u okolišu promijene, mineral postaje nestabilan i prelazi u drugi mineral koji je stabilan pri novim uvjetima. Uvjeti stabilnosti ovise o promatranom mineralu ; o njegovom kemijskom sastavu i termodinamičkim svojstvima. Ovdje ćemo prikazati promjene u stabilnosti kalcijevogkarbonata, odnosno minerala kalcita. Glavni uvjeti koji određuju njegovu stabilnost su temperatura, tlak, kiselost i količina kalcijevih i karbonatnih iona u okolišu. Kalcit je u našem podneblju glavni mineral mnogih vapnenjačkih stijena, pa je kroz povijest bio lako dostupan i često korišten. Nalazimo ga npr. u građevnom kamenu, kao materijal raznih alatki, te kao dodatak keramičkim i staklenim smjesama. Kemijska stabilnost kalcita u otopini prikazana je na primjeru kamenih spomenika iz Varaždinskih Toplica. Korištene su metode optičke mikroskopije velike dubinske oštrine, skenirajući elektronski mikroskop i EDS. Promjene na kalcitu uslijed otapanja možemo prikazati jednostavnom formulom CaCO3 Ca2+ + CO32- , gdje vidimo da se kalcijev karbonat u otopini razlaže na svoje komponente, kalcijev i karbonatni ion. Brzina i smjer ove reakcije ovisi o kiselosti, količini i vrsti iona. U slučaju V. Toplica spomenici od vapnenca izloženi su djelovanju vode s vrlo velikim udjelom sulfida i sulfata. Zanimljivo je da do reakcije s kalcitom ne dolazi direktno preko iona iz vode. Spomenici su zakopani u sediment bogat željezovitim mineralima koji reagiraju sa sulfidnim ionima pri čemu nastaje pirit. On se u obliku mikroskopskih kristalića kristalizira na površini i vrlo duboko u porama kamena. Jednom kad reakcija nastanka pirita završi, on u tim uvjetima ostaje stabilan. Do problema dolazi kad se spomenik izvadi iz sedimenta, tad i pirit više nije u svojim uvjetima stabilnosti. Dolazi do njegovog raspadanja na željezne okside i sulfatnu kiselinu. Kiselina reagira sa materijalom iz spomenika, a kalcij karbonat u ovom slučaju prelazi u kalcij sulfat, odnosno gips. Gips mehanički i kemijski vrlo nepovoljno djeluje na stabilnost spomenika izrađenih od vapnenca. Kao rezultat ovih izmjena minerala imamo mehaničko i kemijsko oštećenje spomenika, kao i crvenkasto obojenje nastalo oksidacijom željeza iz pirita.

Okolišna mineralogija; mineral; arheometrija; arheologija; SEM; EDS

nije evidentirano