5.2. ДИОКСИД УГЛЕРОДА В РОЛИ «НОСИЛЬЩИКА»
Диоксид углерода способен под землей перемещать тысячи тонн известняка. Как это происходит?
Диоксид углерода CO2 (углекислый газ) неплохо растворим в воде. Поэтому в природных речных, почвенных водах обычно высока концентрация растворенного CO2. В водном растворе он частично переходит в гидрат, который затем превращается в угольную кислоту:
CO2?H2O ? H2CO3.
Среда этого раствора слабокислая из-за появления ионов оксония H3O+:
H2CO3 + H2O ? HCO-3 + H3O+ .
Однако и этой кислотности достаточно, чтобы при проникновении по трещинам породы грунтовых вод в толщу известнякового пласта (известняк — это карбонат кальция CaCO3) прошла реакция
CaCO3 + HCO-3 + H3O+ = Ca2+ + 2 HCO-3 + H2O
или
CaCO3 + H2CO3 = Ca(HCO3)2
с образованием хорошо растворимого в воде гидрокарбоната кальция Ca(HCO3)2. Так на месте известковых толщ образуются огромные полости в земной коре — карстовые пещеры.
Интересно, что гидрокарбонат кальция в свободном виде не существует; при попытке выделить его выпариванием воды кристаллизуется карбонат кальция:
Ca(HCO3)2 = CaCO3? + H2O + CO2?.
Грунтовые воды, содержащие Ca(HCO3)2, могут перемещаться в земной коре на значительные расстояния и, испаряя в подходящих условиях воду, выделяют карбонат кальция — известняк, кальцит. Это происходит зачастую очень далеко от места растворения исходного карбоната кальция (см. 3.23).