7.F Latte di monte (Mondmilch)

Il mondmilch e` una sospensione con un afase solida (carbonati) dispersa in una fase liquida (acquosa). A queste due fasi si aggiunge acqua di impregnazione satura di carbonati.

La composizione del mondmilch e`, salvo casi eccezionali, 1 - 2.5% MgCO₃, 0.5 - 2.5% residui insolubili (silice), e per il resto carbonato di calcio. Per confronto le stalattiti hanno in media 3% MgCO₃ e 0.9% silice.

Solitamente il mondmilch si trova nello stato idratato (con una percentuale d'acqu adal 40 all'80%). Si definisce il fattore di idratazione (FH) i ml di acqua contenuti nel mondmilch per 100 gr di mondmilch secco. Esso e` in rapporto inverso alla grandezza delle particelle del mondmilch e ha valori variabili da 100 a 210 (media 180). Il valore del FH non corrisponde sempre alla quantita` di acqua che puo` essere ritenuta nel mondmilch poiche` questo puo` essere piu` idratato oppure piu` secco.

La fase solida del mondmilch e` idrofila (assorbe acqua) poiche` lo ione crabonato e` ricco di atomi di ossigeno e quindi e` idrofilo. Le particelle solide risultano ricoperte da una pellicola d'acqua (film di solvatazione, o di idratazione). Una conseguenza di cio` e` la grande plasticita` del mondmilch. Le particelle solide sono piu` dense della fase liquida e tendono a sedimentare. La loro deposizione segue la legge di Stokes,

se la sospensione e` diluita (rapporto fra le due fasi inferiore o uguale a 0.1). d e` la densita` e u e` la viscosita` del liquido. Quando invece la soluzione e` concentrata (rapporto maggiore di 1) la velocita` di sedimentazione diviene nulla.

Due fenomeni possono intervenire durante un processo di sedimentazione: le particelle solide possono agglomerarsi espellendo liquido (caking), oppure, se sono cariche elettricamente, respingersi e bloccare la sedimentazione (peptisazione). Il mondmilch forma una sedimentazione in cui i film di solvatazione vengono mantenuti percio` non si ha fenomeno di caking. Non e` chiaro se fenomeni di peptisazione siano rilevanti nel mondmilch.

La viscosita` plastica e` definita come il rapporto fra la pressione tangenziale T e la velocita` di deformazione v_d,

dove F e` la forza, A l'area, H lo spessore. Un corpo inizia a deformarsi solo quando T supera un valore di soglia (detto soglia di scorrimento) Diagrammando il comportamaneto di un corpo (reogramma) la viscosita` plastica e` la pendenza della retta per valori di T sopra la soglia, n = (T - T<sub>s</sub>) / v<sub>d</sub>. Il valore di soglia effettivo e` in realta` inferiore a quello teorico.
[FIXME : QUI CI VORREBBE UNA FIGURA COL REOGRAMMA ]

La plasticita` del mondmilch inizia quando la fase acquosa e` circa il 35%; ha subito un massimo (con valore oltre 3000 Poise) e decresce fino a che la percentuale acquosa arriva al 65%. Oltre si ha una soluzione diluita. Nella regione di plasticita` si ha

dove p e` la percentuale di acqua e K vale ... [FIXME].

In un mondmilch plastico la velocita` di sedimentazione e` nulla. Se c'e` acqua in eccesso, questa puo` circolare nel mondmilch saturo (per gravita` o per capillarita`). L'acqua libera forma dunque una terza fase nel sistema, legata alle altre due da forze di tensione superficiale (che generano la circolazione per capillarita` negli interstizi fra le particelle ricoperte dal film di solvatazione. La tensione superficiale dell'acqua vale s = 73 dyne/cm, e la capillarita` e` definita come l'altezza h cui sale il liquido in un tubicolo di raggio R,

dove b e` l'angolo che la superficie del liquido forma con la parete del tubo (v. figura).

Questa seconda idratazione dipende dalle dimensioni degli interstizi; al loro aumentare crescono i raggi di capillarita` e diminuisce la capillarita`. Al limite si ha gocciolamento del mondmilch.

L'evoluzione del mondmilch ha due aspetti, uno fisico (idratazione) e uno chimico (percolazione). L'idratazione diminuisce per evaporazione della fase acquosa. Una certa evaporazione avviene sempre perche` l'umidita` dell'ambiente, per quanto alta, solitamente non e` mai al 100% (cioe` non e` satura). Si genera dunque un equilibrio fra quantita` d'acqua che evapora e apporto d'acqua al mondmilch. Se arriva acqua in eccesso questa percola attraverso il mondmilch e si genera gocciolamento. Quando invece l'evaporazione e` superiore all'apporto d'acqua si ha disidratazione. Una disidratazione totale rende il mondmilch poroso e secco. Anche una parziale puo` avere effetti irreversibili (cristallizzazione, che puo` arrivare a produrre concrezionamento).

A seguito della percolazione si ha diminuzione di MgCO₃ e silicati, poiche` la solubilita` di questi in acqua pura e` molto superiore a quella dei carbonati di calcio.

Il carbonati di magnesio e` dieci volte piu` solubile di quello di calcio in acqua pura, e nelle forme idratate anche 100 volte piu` solubile (v. tabella). Pertanto la percentuale di MgCO<sub>3</sub> diminuisce per la percolazione. Il meccanismo probabile di percolazione e` una diffusione di molecole dai fils di solvatazione alla fase mobile. Questa diffusione dipende dalla superficie, A, dei film e dalla differenza di concentrazione K degli ioni carbonato,

Questo meccanismo e` complicato dalla presenza di CO<sub>2</sub>. L'effetto della percolazione e` l'arricchimento del mondmilch in carbonato di calcio.

La genesi del mondmilch e` possibile a partire da una soluzione bicarbonata. E` improbabile che questa soluzione sia dovuta a corrosione di concrezioni preesistenti, piuttosto sembra aver origine dalla corrosione della roccia. La genesi del mondmilch e` legata alla presenza di una fase mobile, acqua molto ricca di anidride carbonica che arriva in una zona con bassa pressione di CO<sub>2</sub> e quindi precipita carbonati. Se questa precipitazione non e` orientata si ha deposito di fini microcristalli che sono in grado di ritenere acqua e dare inizio al mondmilch.