Страница 87 - гдз по химии 9 класс тетрадь для лабораторных опытов и практических работ Габриелян, Аксенова

Объясните, как образуются сталактиты и сталагмиты в карстовых пещерах. Свой ответ проиллюстрируйте уравнениями химических реакций.

Образование сталактитов и сталагмитов в карстовых пещерах является результатом длительного геологического процесса, основанного на химических реакциях между водой, углекислым газом и карбонатом кальция, основным компонентом известняка. Этот процесс можно разделить на несколько этапов.

Образование угольной кислоты Дождевая вода (H₂O), просачиваясь сквозь почву и горные породы, поглощает углекислый газ (CO₂), который находится в атмосфере и активно выделяется в почве при разложении органических веществ и дыхании почвенных организмов. Это приводит к образованию слабой угольной кислоты (H₂CO₃).

$H_2O_{(l)} + CO_{2(g)} \rightleftharpoons H_2CO_{3(aq)}$

Растворение известняка Образовавшаяся угольная кислота, продолжая свой путь вниз, контактирует с известняковыми породами, которые состоят преимущественно из нерастворимого в чистой воде карбоната кальция (CaCO₃). Угольная кислота вступает в реакцию с карбонатом кальция, превращая его в хорошо растворимый в воде бикарбонат кальция (Ca(HCO₃)₂). Этот процесс способствует расширению трещин и формированию пустот, создавая пещеры.

$CaCO_{3(s)} + H_2CO_{3(aq)} \rightleftharpoons Ca(HCO_3)_{2(aq)}$

Отложение сталактитов и сталагмитов Водный раствор бикарбоната кальция, насыщенный известью, достигает потолка пещеры и начинает капать. Внутри пещеры условия меняются: давление углекислого газа в воздухе пещеры значительно ниже, чем в почве. Это вызывает выделение CO₂ из раствора обратно в атмосферу пещеры (дегазацию). Потеря углекислого газа смещает химическое равновесие, и обратная реакция начинает преобладать: растворимый бикарбонат кальция вновь превращается в нерастворимый карбонат кальция, который выпадает в осадок.

$Ca(HCO_3)_{2(aq)} \rightleftharpoons CaCO_{3(s)} + H_2O_{(l)} + CO_{2(g)}$

Когда капля раствора медленно свисает с потолка, каждая потеря CO₂ приводит к отложению тончайшего слоя CaCO₃. Последующие капли добавляют новые слои, и так формируется сталактит, растущий вниз от потолка. Капли, которые падают на пол пещеры, также теряют остаточный углекислый газ и откладывают карбонат кальция, формируя сталагмит, растущий вверх. Со временем, если процесс продолжается достаточно долго, сталактиты и сталагмиты могут соединиться, образуя колонны.