Hvorfor ville Marble Rock reagere med saltsyre?
Marmor er lavet af en ionisk forbindelse kaldet calciumcarbonat med den kemiske formel CaCO3. Denne forbindelse består af carbonat-ion, CO3, som har en negativ ladning på -2, og calciumion, som har en positiv ladning på +2. Disse modsatte ladninger er tiltrukket af hinanden, og denne kraft holder ionerne sammen i et krystalgitter. De kan imidlertid reagere med saltsyre til opnåelse af kuldioxid, calciumchlorid og vand.
Equilibrium
Mange kemiske reaktioner er tovejs, hvilket betyder, at reaktionen kan gå enten frem eller tilbage. Reaktionen vil i sidste ende nå frem til en dynamisk ligevægt, hvor både fremad og bagud reaktioner finder sted i samme tempo. Derfor selv om både forlæns og baglæns reaktioner fortsat finde sted, er koncentrationen af produkter og reaktanter ophører med at ændre sig. Når et system er i ligevægt, forøgelse af koncentrationen af en reaktant eller et produkt vil forøge hastigheden af den forreste eller omvendte reaktion på en sådan måde, at systemet vender tilbage til ligevægt. Med andre ord, kemiske reaktioner tendens mod ligevægt. Denne idé kaldes Le Chatellier princip.
Kulsyre
Når carbondioxid opløses i vand, reagerer med vandmolekyler til opnåelse af kulsyre, H2CO3. Kulsyre kan igen donere protoner (H +) til vand til dannelse af første bikarbonat (HCO3-) og derefter carbonat (CO3 -2). Denne serie af to-vejs reaktioner kan afbildes som følger: CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3- og H + <=> CO3 -2 og 2 H + fra Le Chatellier Princip, kan vi forudsige, at hvis vi tilføjer H + til den løsning, vil hastigheden af den omvendte reaktioner stige, og den netto tendens vil være i retning af første kulsyre (H2CO3), og derefter kuldioxid og vand (CO2 og H2O). I virkeligheden, hvis du tager bagepulver, som indeholder HCO3, og tilsæt eddike, som donerer H + til opløsningen, det er netop, hvad der sker: øget H + øger hastigheden af den omvendte reaktioner, der danner kuldioxid og vand.
Calciumcarbonat og HCl
Saltsyre eller HCI er en stærk syre, der donerer H + til vand. Calciumcarbonat, på den anden side indeholder CO3 -2 ioner - de samme carbonationer vi har hvis vi fjerner H + fra bicarbonat. Calciumcarbonat er normalt meget uopløseligt i vand, men det er stadig mere opløseligt i sure opløsninger. Når vi tilføjer saltsyre, vi dramatisk øge koncentrationen af H +, til det punkt, hvor mere calciumcarbonat kan opløse; Desuden har vi øge hastigheden af de omvendte reaktioner, så vi får først H2CO3 så CO2 og H2O. Ionerne venstre opløst i vand, er calcium og chlorid.
Overvejelser
Da reaktionen dybest set opstår på grund af stigningen i H + koncentrationen, kan du opnå et lignende resultat med andre stærke syrer som godt. Det er derfor syreregn tiden en tendens til at nedbryde overfladerne af marmor og kalksten bygninger: calciumcarbonat er mere opløselig i opløsninger med et højere H + koncentration, og det kan også reagere på samme måde som calciumcarbonat og HCI. Fra Le Chatellier Princip, kan vi også forudsiger, at jo højere H + koncentration, jo mere komplet reaktionen være - med andre ord, jo mindre marmor efterlades når vi er færdig.