durch sauren Regen?wie kann ich das in Chemischen Formeln aufschreiben und auch erklären?

Wie löst sich Kalkstein im der Natur auf? (Schule, Chemie, Lernen)

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Chemie, Chemieunterricht, Chemie

13.05.2023, 18:56

Moin,

allgemein gesprochen: Kalkstein wird in der Natur durch Verwitterung (Erosion) abgebaut. Wasser und Wind zerstören nach und nach die Oberfläche und tragen sie ab.

Aber saurer Regen spielt dabei zumindest auch eine Rolle und kann den Prozess beschleunigen.

Normales Regenwasser ist von Natur aus leicht sauer (pH von 5,6 bis 6,0). Das liegt daran, dass Säuren entstehen, wenn Nichtmetalloxide mit Wasser reagieren. Und weil selbst in einer unbelasteten Atmosphäre Kohlenstoffdioxid ist, kommt es mit dem Regenwasser in der Luft zu folgender Reaktion:

CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃

Kohlenstoffdioxid und Wasser reagieren zu Kohlensäure. Die (instabile) Kohlensäure ist dann der Grund, warum natürliches Regenwasser bereits schwach sauer ist.

Von saurem Regen spricht man also erst, wenn der pH-Wert des Regenwassers niedriger als 5,5 wird. Das passiert durch Luftverschmutzungen in Form von anderen Nichtmetalloxiden wie Schwefeloxiden oder Stickoxiden (oder - seltener - Phosphorpentoxid), die dann zusammen mit dem Regenwasser noch weitere und vor allem stärkere Säuren bilden. Das passiert dann wie folgt:

SO₂ + H₂O → H₂SO₃
Schwefeldioxid und Wasser reagieren zu Schwefliger Säure.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄
Schwefeltrioxid und Wasser reagieren zu Schwefelsäure.

2 NO₂ + H₂O → HNO₃ + HNO₂
Stickstoffdioxid und Wasser reagieren zu Salpetersäure und Salpetriger Säure.

P₄O₁₀ + 6 H₂O → → → 4 H₃PO₄
Phosphorpentoxid und Wasser reagieren (in einem mehrstufigen Prozess) zu Phosphorsäure.

Die so gebildeten Säuren reagieren dann mit dem Kalkstein und lösen ihn auf. Das liegt daran, dass Kalkstein im Wesentlichen Calciumcarbonat ist. Und immer wenn Carbonate mit Säuren zusammentreffen, verdrängt die Säure (mit ihrem Säurerest) die schwache Kohlensäure aus dem Carbonat. Das passiert zum Beispiel folgendermaßen:

CaCO₃ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂CO₃
Calciumcarbonat (Kalkstein) und Salpetersäure reagieren zu Calciumnitrat und Kohlensäure.

Die dabei gebildete Kohlensäure ist jedoch nicht stabil. Sie zerfällt gemäß der Erlenmeyer-Regel unter Abspaltung von Wasser:

H₂CO₃ → H₂O + CO₂↑
Kohlensäure zerfällt in Wasser und Kohlenstoffdioxid, das als Gas aufsteigt (und den Reaktionsraum verlässt: ↑).

Somit kannst du als Gesamtbilanz beider Vorgänge folgendes Reaktionsschema aufstellen:

CaCO₃ + 2 HNO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑
Calciumcarbonat und Salpetersäure reagieren zu Calciumnitrat, Wasser und Kohlenstoffdioxid.

Und weil Calciumnitrat (wie praktisch alle Nitrate) im Gegensatz zu Calciumcarbonat wasserlöslich ist, wird der Kalkstein durch die Säuren regelrecht aufgelöst. So kommt es dann, dass saurer Regen den Abbau von Kalkstein beschleunigt.

Alles klar?

LG von der Waterkant