scuola energia e ambiente

Un po’ di chimica

La maggior parte delle grotte più lunghe e più profonde si sviluppa per processi di corrosione chimica in rocce che, per le loro caratteristiche e per i minerali che le costituiscono, sono particolarmente solubili in acqua. L’insieme di questi processi di dissoluzione prende il nome di carsismo.
L’acqua e la roccia
Tutti i minerali sono più o meno solubili in acqua, ma alcuni lo sono in misura molto maggiore, e in tempi molto brevi (in senso geologico, naturalmente), mentre altri necessitano di tempi molto lunghi, e sono, quindi, considerati praticamente insolubili. Le rocce costituite dai minerali più solubili sono quelle che più facilmente vanno incontro allo sviluppo di forme carsiche, anche se, in realtà, il carsismo è un processo complesso, dove la composizione della roccia è soltanto uno dei tanti fattori che concorrono al fenomeno.
Studiando la solubilità dei principali minerali che costituiscono le rocce più diffuse sulla superficie terrestre, si può osservare come la solubilità dei diversi minerali differisca di vari ordini di grandezza. Per questo motivo, rocce come il salgemma, costituite da cloruro di sodio (NACl, il comune sale da cucina), uno dei minerali più solubili in acqua, sono praticamente assenti in climi umidi, poichè rapidamente disciolte, mentre in rocce come le quarziti, costituite da quarzo (SiO₂), uno dei minerali più resistenti all’alterazione, si possono sviluppare forme carsiche solo in condizioni climatiche particolari e in aree dove le acque abbiano avuto a disposizione tempi molto lunghi, nell’ordine dei milioni di anni, per disciogliere la roccia (per esempio, i sistemi di cavità nelle quarziti dei Tepuy amazzonici).
Non solo acqua
In natura, però, le cose non sono così semplici: le acque naturali, infatti, non sono mai acque pure, ma sono delle soluzioni acquose che contengono disciolte sostanze diverse che possono incrementarne l’aggressività e il potere corrosivo su alcuni tipi di rocce, complicando la semplice reazione di dissoluzione. Il processo è ben noto a chi si occupa della pulizia dei bagni in una casa: per rimuovere le incrostazioni di “calcare” che deturpano i nostri sanitari (geologicamente parlando, si tratta di cristalli di carbonato di calcio, CaCO₃, calcite; calcare è il nome che si dà ad una roccia composta prevalentemente di calcite), ci si serve di soluzioni acquose arricchite di acidi in grado di aumentarne il potere corrosivo, come l’acido cloridrico (noto alle casalinghe come acido muriatico) o l’acido acetico, presenti in molti prodotti per la pulizia della casa. Queste sostanze rendono facile la rimozione delle incrostazioni in due modi: da una parte aumentano la solubilità della calcite, dall’altra accelerano grandemente la velocità di reazione (che è molto rapida e violenta, come testimoniano le bolle gassose che si liberano durante l’utilizzo). Anche la semplice acqua potrebbe ottenere lo stesso risultato, ma in tempi decisamente oltre la scala di osservazione umana… e al di là della pazienza della casalinga! Le acque naturali si comportano, infatti, allo stesso modo dei detergenti, soltanto, poichè si tratta di soluzioni acide molto più diluite e con acidi molto più deboli, le reazioni sono molto più lente, per lo meno alla scala dell’osservazione umana. La natura, al contrario della casalinga, non ha alcuna fretta, ma i risultati sono anche più spettacolari!