Кислотный гидролиз

Континентальные воды содержат растворимые формы, которые придают им кислотность. Источники кислотности различны -это и диссоциации атмосферного СО₂ в дождевой воде, и частично диссоциация почвенного СО₂ с образованием Н₂СО₃, диссоциация природного и антропогенного диоксида серы с образованием Н₂SО₃ и Н₂SО₄ Реакцию между минералом и кислыми агентами выветривания обычно называют кислотным гидролизом. Выветривание СаСО₃, например, проходит по реакции:

СаСO₃ + Н₂СO₃ → Са + 2НСО₃^-

Ионная связь Са—СО₃ в кристалле кальцита разрывается и свободные ионы СОз^2- притягивают от Н₂СО₃ достаточно ионов Н⁺, чтобы образовался стабильный ион бикарбоната НСО₃^–-. Бикарбонат — очень слабая кислота, поскольку она слабо диссоциирует на Н⁺ и СОз^2–, и ее диссоциации недостаточно, чтобы реагировать с карбонатом. В общем, в результате реакции нейтрализуется кислота, содержащаяся в воде.

Процесс зависит от количества доступного СО₂: избыток СО₂ вызывает образование большего количества Н₂СО₃, которая растворяет СаСО₃ (прямая реакция); и наоборот, недостаток СО₂ стимулирует обратную реакцию и осаждение СаСО₃. Образующиеся в пещерах сталактиты и сталагмиты являются примером осаждения СаСО₃, вызванного дегазацией СО₂ из грунтовых вод. Этот отклик на изменение количества СО₂ — наглядный пример принципа Ле-Шателье.

Кислотный гидролиз простого силиката, например богатого магнием оливина, форстерита, можно обобщить следующим образом:

Mg₂SiO₄ + 4H₂CO₃ —> 2Mg²⁺ + 4HCO₃^– + H₄SiO₄

Образующийся при диссоциации Н₂СО₃ ион НСО₃^–, немного более сильная кислота, чем нейтральная молекула Н₄SiO₄, образующаяся при разложении силиката.

Сумма процессов растворения СO₂ в почвенных водах, последующая диссоциация НаСО₃ и образование НСО₃^2– в результате кислотного гидролиза при выветривании, приводит к тому, что поверхностные воды имеют нейтральную реакцию и преобладающим ионом является НСО^3–.