Przeczytaj

bg‑azure

Jaka jest geneza skał węglanowych?

Powstały one w wyniku osadzania się:

szczątków skał;
produktów pochodzenia organicznego;
substancji wydzielonych z roztworów wodnych.

Rw1FiYI9Sses0

Skały węglanowe
- Pochodzenie
  - Mechaniczne
  - Organiczne
  - Chemiczne
- Zespolenie
  - Zwarte
    - Wapienie
    - Dolomity
    - Kreda
    - Margle
    - Rogowce
    - Krzemionki
  - Luźne
    - Muły wapienne
    - Muły krzemionkowe

Skały węglanowe możemy podzielić, stosując różne kryteria.

R1QXAbBNkOW1D

Zdjęcie przedstawiające klify położone w Normandii. Klify te składają się głównie ze skał węglanowych. Są białe. Górną część klifu porasta trawa. W dolnej części znajduje się małą zatoczka, której brzeg stanowi plaża z jasnym piaskiem. Morze w obrębie klifu jest jasne, turkusowe, w oddani przybiera ciemniejsze zabarwienie. — Kredowe klify położone w Normandii we Francji w pobliżu miejscowości Étretat.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Rcegtt9GevJEr

Zdjęcie przedstawiające biały klif wapienny na Sycylii Scala dei Turchi. Budujący klif margiel tworzy ukośne warstwy przypominające ogromne schody. Na pierwszym planie znajduje się fragment piaszczystej plaży obmywanej przez wodę. Na klifie kilka grup ludzi. — Scala dei Turchi (wł. „schody Turków”) – biały klif wapienny na Sycylii, tworzy go skała osadowa: margiel.
Źródło: trolvag, dostępny w internecie: commons.wikimedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

RK6eroJLJmHCL

Zdjęcie przedstawiające Tre Cime di Lavaredo. Trzy potężne szczyty utworzone przez dolomity i wapienie. Są białe u podnóża gór usypane są osady skalne. Nad szczytami błękitne niebo pokryte białymi chmurami. — Tre Cime di Lavaredo (Trzy Szczyty Lavaredo) – zbudowany z dolomitów masyw górski w Dolomiti di Sesto (części Dolomitów).
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Skały wapienne są przykładem skał osadowych (sedymentacyjnych)skały osadowe (sedymentacyjne)skał osadowych (sedymentacyjnych). Jest to jeden z trzech głównych typów skał budujących skorupę ziemską. Drugim głównym typem są skały magmowe, powstałe na skutek krystalizacji lub zakrzepnięcia magmy w skorupie ziemskiej, jak lawy na powierzchni Ziemi. Zarówno skały osadowe, jak i skały magmoweskały magmoweskały magmowe, mogły ulec przeobrażeniu pod wpływem działania wysokich temperatur, wysokiego ciśnienia i związanych z nimi procesów chemicznych, prowadząc do otrzymania ostatniego z głównych typów skał: skał metamorficznych (przeobrażonych)skały metamorficzne (przeobrażone)skał metamorficznych (przeobrażonych). Przykładem skał wapiennych, które uległy dalszemu przeobrażeniu, są marmury.

R1L2TGxaqgAv9

Zdjęcie przedstawiające białoszary marmur. Skała metamorficzna posiada charakterystyczne rysy tworzące miejscami jasne lub ciemne podłużne wzory przypominające nieregularne pęknięcia. — Przykładem wapieni, które uległy dalszemu przeobrażeniu, są marmury. To skały metamorficzne, powstałe w wyniku ruchów tektonicznych. Czynnikami wymuszającymi przeobrażenie był wzrost temperatury i ciśnienia.
Źródło: dostępny w internecie: www.pxhere.com, domena publiczna.

Głównym składnikiem skał wapiennych jest węglan wapnia, ${CaCO}_{3}$ , który może występować w różnych odmianach krystalicznych. Taka cecha nazywana jest polimorfizmempolimorfizmpolimorfizmem. Związek ten może krystalizować w układach: trygonalnym (kalcyt), rombowym (aragonit) oraz heksagonalnym (wateryt).

bg‑azure

Gdzie w Polsce występują skały wapienne?

Ryi10kNE8R4ZD

Mapa Polski z zaznaczonymi obszarami występowania wapieni. To obszar Gór Świętokrzyskich, region śląsko-krakowski, pasmo krakowsko-wieluńskie, Karpaty i Dolny Śląsk oraz Lubelszczyzna. — Występowanie wapieni to obszary: Gór Świętokrzyskich, region śląsko-krakowski, pasmo krakowsko-wieluńskie, Karpaty i Dolny Śląsk
Źródło: Tomasz Majtyka, dostępny w internecie: www.wikipedia.org, licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑azure

Jaką budowę chemiczną mają skały wapienne?

Głównym składnikiem skał osadowych organicznych są węglany. Skały wapienne zawsze zawierają węglan wapnia, ale jego zawartość w poszczególnych typach skał jest różna. Wśród węglanów budujących wapienie możemy wyróżnić:

kalcyt (węglan wapnia) ${CaCO}_{3}$ ;
magnezyt (węglan magnezu) ${MgCO}_{3}$ ;
syderyt (węglan żelaza(II)) ${FeCO}_{3}$ ;
węglan podwójny - dolomit (węglan magnezowo‑wapniowy) ${CaCO}_{3} \cdot {MgCO}_{3}$ lub $CaMg ({CO}_{3})_{2}$ .

	Zawartość minerałów [%]
Skały węglanowe	${CaCO}_{3}$	$CaMg ({CO}_{3})_{2}$	ilaste
Wapienie i kredy	>90	<10	<10
Wapienie magnezowe	>50	<15 (Mg(COIndeks dolny 3)Indeks dolny 2	<10
Wapienie dolomityczne	⩾ 50	10‑50	<10
Dolomity (dolomity margliste)	0‑10 (10‑33 mol)	90‑100 (67‑90 mol)	0 (<33 mol)
Margle (dolomityczne)	<50	(33‑67 mol)	>50

Zawartość węglanu wapnia ${CaCO}_{3}$ jest podstawowym kryterium klasyfikacji skał wapiennych. Klasyfikacje skał wapiennych przedstawiono w tabeli poniżej.

Skała wapienna	Zawartość % ${CaCO}_{3}$
Wapień	95‑100
Wapień marglisty	67‑95
Margiel	33‑67
Ił marglisty	10‑33
Ił	0‑10

Im mniej węglanu wapnia, tym skały stają się coraz bardziej miękkie.

bg‑azure

Badanie właściwości fizykochemicznych skał wapiennych

Doświadczenie 1

Ćwiczenie 1

Badanie zachowania się węglanu wapnia pod wpływem ogrzewania.

RxcgrziJiyNtn

Animacja przedstawiająca podgrzewanie węglanu wapnia

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DKM4RivIV

Animacja przedstawiająca podgrzewanie węglanu wapnia

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film przedstawiający doświadczenie. Dwie probówki umieszczone w statywach. W pierwszej znajduje się węglan wapnia. W drugiej woda wapienna. Probówki połączone są od góry wężykiem. Pod wpływem ogrzewania probówki z węglanem wapnia woda wapienna mętnieje.

R1IAlq9zAzXmB

Schemat doświadczenia
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Obserwacje

Wnioski

R9VmYIf8rIqG0

RbqtrDjuaMVwF

Reakcja zachodząca na skutek ogrzewania węglanu wapnia to:

rozkład termiczny
dehydratacja
hydratacja
dekarboksylacja

RWqN50OKYq4Ql

Przesuń elementy tak, aby powstały prawidłowe równania zaistniałych reakcji.

$Ca {(OH)}_{2}$ , $CaO$ , ${CaCO}_{3}$ , ${CaCO}_{3}$

.............. $\to$ .............. $+$ ${CO}_{2}$

${CO}_{2}$ $+$ .............. $\to$ .............. $+$ $H_{2} O$

Obserwacje: W ogrzewanej probówce nie obserwujemy żadnych zmian. Wydzielający się bezbarwny i bezwonny gaz, odprowadzany do probówki z wodą wapienną, powoduje jej zmętnienie.

Wnioski: Węglan wapnia, pod wpływem ogrzewania, ulega rozkładowi. Wydzielający się gaz to tlenek węgla(IV) ${CO}_{2}$ , który, reagując z wodą wapienną, powoduje jej zmętnienie.

W wyniku reakcji tlenku węgla(IV) z wodą wapienną doszło do wytrącenia węglanu wapnia, który jest odpowiedzialny za obserwowane zmętnienie wody wapiennej.

Ca (OH)_{2} + {CO}_{2} \to {CaCO}_{3} ↓ + H_{2} O

Dalsze dostarczanie tlenku węgla(IV) do wody wapiennej spowoduje powstanie rozpuszczalnego w wodzie wodorowęglanu wapnia, w efekcie roztwór ponownie stanie się klarowny.

{CaCO}_{3} + {CO}_{2} + H_{2} O \to Ca ({HCO}_{3})_{2}

Doświadczenie 2

Ćwiczenie 2

Identyfikacja skał wapiennych poprzez identyfikację produktu reakcji kwasu solnego (chlorowodorowego) z marmuremmarmurmarmurem.

R1EVoB4GhkufQ

Animacja przedstawiająca reakcję kwasu solnego z marmurem

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DKM4RivIV

Animacja przedstawiająca reakcję kwasu solnego z marmurem

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film przedstawiający doświadczenie. W kolbie stożkowej ssawkowej znajdują się kawałki marmuru. Kolba jest połączona wężykiem z naczyniem, w którym znajduje się woda wapienna. W kolbie umieszczono wkraplacz, za pomocą którego dodano do marmuru kwasu solnego. Woda wapienna mętnieje.

R1IAlq9zAzXmB

Schemat doświadczenia
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Obserwacje

Wnioski

R7dEO044BMs34

R1MaYtPjYsb6P

Jaki gaz wydzielił się po dodaniu do marmuru kwasu solnego?

dwutlenek węgla
dwutlenek siarki
tlenek węgla(II)
wodór

R17PicCGfp5Zf

Przesuń elementy tak, aby powstało prawidłowe równanie zaistniałej reakcji.

$3$ , ${CaCO}_{3}$ , $Ca {(OH)}_{2}$ , ${CO}_{2}$ , $3$ , $2$ , $2$ , $HCl$ , $2$

.............. $+$ .............. .............. $\to$ ${CaCl}_{2}$ $+$ .............. $+$ $H_{2} O$

Obserwacje: Zawarte w kolbie ciało stałe ulega roztworzeniu, w wyniku którego powstaje bezbarwny roztwór. Wydzielający się bezbarwny gaz powoduje zmętnienie wody wapiennej.

Wnioski: W wyniku działania kwasu solnego na marmur, będący skałą wapienną, powstał tlenek węgla(IV) ${CO}_{2}$ .

W wyniku reakcji tlenku węgla(IV) z wodą wapienną doszło do wytrącenia węglanu wapnia, który jest odpowiedzialny za obserwowane zmętnienie wody wapiennej.

Ca (OH)_{2} + {CO}_{2} \to {CaCO}_{3} ↓ + H_{2} O

Dalsze dostarczanie tlenku węgla(IV) do wody wapiennej spowoduje powstanie rozpuszczalnego w wodzie wodorowęglanu wapnia, w efekcie roztwór ponownie stanie się klarowny.

{CaCO}_{3} + {CO}_{2} + H_{2} O \to Ca ({HCO}_{3})_{2}

Doświadczenie 3

Ćwiczenie 3

Badanie zachowania się różnych skał (granitu, pumeksu, marmuru i gipsu) pod wpływem kwasu solnego (chlorowodorowego).

R1AJRFcxnwTqy

Schemat doświadczenia
Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

Obserwacje

Wnioski

Jaki gaz wydziela się podczas tej reakcji i jak możesz go zindentyfikować?

R1PWQPvidkNsj

Rx04dWuEGznOK

RRH7tmwUQhmoY

RIopGn7EPk8nE

Schemat doświadczenia

R1Kp2IaLUzaBF

Animacja przedstawiająca doświadczenie nr 1

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/DKM4RivIV

Animacja przedstawiająca doświadczenie nr 1

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Film przedstawia cztery probówki. W pierwszej umieszczono pokruszony granit, w drugiej pumeks, w trzeciej marmur, zaś w czwartej gips. Do każdej z nich dodano wodny roztwór kwasu solnego. Z probówki trzeciej zaczął wydzielać się bezbarwny gaz.

Obserwacje: Tylko w probówce z marmurem obserwuje się objawy reakcji chemicznej. Mieszanina pieni się - wydziela się bezbarwny i bezwonny gaz. Ciało stałe stopniowo roztwarza się.

Wnioski: Marmur reaguje z kwasem solnym (chlorowodorowym). Jego główny składnik to węglan wapnia, dlatego słaby kwas węglowy ulega rugowaniu - jest wypierany przez mocny kwas chlorowodorowy z soli. Kwas węglowy jest nietrwały, ulega natychmiastowemu rozkładowi na tlenek węgla(IV) i wodę.

{CaCO}_{3} + 2 HCl \to {CaCl}_{2} + {CO}_{2} ↑ + H_{2} O

bg‑blue

Jakie zastosowanie mają skały wapienne?

Wapień

RPM4poUb9jeon

Wapień
- budownictwo
  - wapno palone
  - wapno gaszone
  - zaprawa murarska
  - kamień budowlany
- przemysł chemiczny
  - nawozy sztuczne
  - topniki
  - karbid
  - odsiarczanie spalin
  - szkło
  - soda
- architektura krajobrazu
  - skalniaki
  - ogrodzenia
  - murki oporowe

Skały wapienne i produkty ich termicznego rozkładu mają duże znaczenie, np. w budownictwie lub przemyśle chemicznym.

R1HmH1zggwqof

Zdjęcie przedstawiające ruiny zamku w Mirowie. Znajduje się on na niewielkim wzniesieniu. Na szczycie zamkowej wieży powiewa polska flaga. Zamek zbudowany jest z jasnych skał wapiennych. Znajduje się na tle błękitne nieba. Wzgórze porastają trawy. — Ruiny średniowiecznego zamku w Mirowie. Został zbudowany właśnie ze skał wapiennych.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Marmur

RUcg72GawrLhg

Marmur
- Naczynia
- Rzeźby
- Budynki
  - Parapety
  - Schody i balustrady
  - Posadzki
  - Kominki
  - Ozdobne detale

Marmur jest łatwy w obróbce. Chętnie wykorzystują go artyści i projektanci wnętrz.

RfzHMxyoMQiDt

Zdjęcie przedstawiające posąg znajdujący się na tle błękitnego nieba. Ukazuje on dwie postacie. Pierwsza to półnagi mężczyzna w prawej dłoni trzyma miecz, na głowie ma romański hełm z charakterystycznym grzebieniem. Druga postać to Atena. Bogini w lewej dłoni trzyma tarczę, którą osłania siebie i mężczyznę. Jest odziana w togę, na głowie również ma romańskie hełm. — Marmur jest wykorzystywany od dawna, m.in. w rzeźbiarstwie.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

Kreda

R1JUs9x4yABCh

Kreda
- Pisanie
- Kosmetyki
- Nawozy
- Pasty do zębów
- Ceramika
- Leki
- Kit
- Farby

Kreda jest stosowana do produkcji leków na nadkwasotę i służy do wapnowania gleby.

REIMTsMnKV4S5

Zdjęcie przedstawia kilka kawałków różnokolorowej kredy. — Obecnie stosowana kreda tablicowa nie jest czystą kredą. Wykonuje się ją ze sprasowanego gipsu (siarczan wapnia) lub węglanu wapnia; zawiera także substancje wiążące oraz barwniki, dzięki którym można otrzymać kredę w wielu wersjach kolorystycznych. Na zdjęciu zostały przedstawione różnokolorowe gipsowe kredy tablicowe.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.

bg‑azure

Podsumowanie

Głównym składnikiem skał wapiennych, pod względem chemicznym, jest węglan wapnia ${CaCO}_{3}$ . Skały te można łatwo zidentyfikować doświadczalnie. Do jednej z reakcji charakterystycznej można wykorzystać kwas solny (kwas chlorowodorowy) HCl. Produktem reakcji jest tlenek węgla(IV) ${CO}_{2}$ . Identyfikację tego gazu umożliwia nam woda wapienna, która pod jego wpływem mętnieje.

Słownik

kreda

rodzaj skały osadowej, powstałej w wyniku opadania na dno mórz i oceanów skorupek kokolitów i otwornic

marmur

jest to skała metamorficzna. Powstała w wyniku przeobrażenia głównie wapieni, rzadziej dolomitów. W zależności od składu, mają barwę: białą, szarą, różową, zielonkawą. Stosowany m.in. w:

budownictwie;
architekturze;
dekoracji wnętrz;
rzeźbiarstwie

polimorfizm

(gr. polýs „wiele”, morphé „kształt, forma”) występowanie tej samej substancji chemicznej (o takim samym wzorze sumarycznym) w kilku odmianach krystalicznych; w przypadku pierwiastków polimorfizm jest nazywany alotropią

reakcja charakterystyczna

w chemii analitycznej reakcja chemiczna, umożliwiająca łatwą identyfikację określonego indywiduum chemicznego (atomu, jonu, grupy funkcyjnej, grupy związków chemicznych). Reakcje charakterystyczne prowadzą zwykle do zmiany barwy roztworu lub jego zmętnienia, wytrącenia osadu.

skały magmowe

jeden z trzech głównych typów skał budujących skorupę ziemską; powstałe w wyniku krystalizacji lub zakrzepnięcia magmy w głębi skorupy ziemskiej lub lawy na powierzchni Ziemi

skały metamorficzne (przeobrażone)

jeden z trzech głównych typów skał budujących skorupę ziemską; powstałe ze skał magmowych lub osadowych (niekiedy także z innych skał metamorficznych) na skutek przeobrażenia (metamorfizmu) pod wpływem wysokich temperatur lub wysokiego ciśnienia oraz związanych z nimi procesów chemicznych

skały osadowe (sedymentacyjne)

jeden z trzech głównych typów skał budujących skorupę ziemską; powstają w wyniku nagromadzenia się materiału przenoszonego przez czynniki zewnętrzne (np. wodę, lodowiec, wiatr), na skutek jego osadzania się lub wytrącania z roztworu wodnego

wapień

rodzaj skały osadowej powstającej z luźnego osadu wapiennego. W wyniku procesu twardnienia powstaje skała o różnej barwie: białej, beżowej lub innych, w zależności od domieszek. Posiada wszechstronne zastosowanie jako: materiał budowlany, do produkcji szkła, do produkcji cementu, do wytwarzania sody, jako topnik przy wytopie rud żelaza, jako nawóz przy odkwaszaniu gleb

Bibliografia

Iwański M., Wykorzystanie kruszyw węglanowych w drogownictwie, Kraków.

Kozłowski S., Mojsiejenko A., Rogaliński J., Rusinowski Z., Wrona H., Żak Cz., Surowce mineralne województwa kieleckiego, Warszawa 1986, s. 240.

Kozłowski S., Surowce skalne Polski, Wydawnictwo Geologiczne, Warszawa 1986, s. 538.

Rucińska T., Materiały kamienne, online: http://trucinska.zut.edu.pl/fileadmin/Materialy_kamienne.pdf, dostęp: 06.07.2021.

Szarzyńska A., Łuczak D., Skały Warmii i Mazur, Olsztyn 2015.

Westfal L., Skały węglanowe Polski, „Renowacje i zabytki” 2007, nr 3, s. 147‑158.

Wprowadzenie

Film samouczek

Jaka jest geneza skał węglanowych?

Gdzie w Polsce występują skały wapienne?

Jaką budowę chemiczną mają skały wapienne?

Badanie właściwości fizykochemicznych skał wapiennych

Doświadczenie 1

Doświadczenie 2

Doświadczenie 3

Jakie zastosowanie mają skały wapienne?

Wapień

Marmur

Kreda

Podsumowanie

Słownik

Bibliografia