Figur 1: Oppløsning og utfelling av kalkstein (kalsiumkarbonat) kan betraktes som en syklus, hvor karbondioksid (CO2) fungerer som pumpe, avhengig av om gassen tilføres eller fjernes.
Figur 2: Et utvalg av de ulike ioneslag og kjemiske forbindelser som vekselvirker med hverandre, og som inngår i syklusen som er vist i figur 1.
Figur 3: Kinetikken eller hastighetsforløpet ved oppløsning av kalkstein i vann. Man tenker seg at kalkstein og vann bringes i kontakt ved tid = 0, og at man så måler konsentrasjonen av oppløst kalkstein i vannet etter som tiden går. Diagrammet viser hvordan konsentrasjonen (blå kurve) øker raskt til å begynne med, for deretter langsomt å nærme seg en konstant verdi, en mettet løsning. Den røde kurven viser hastighetsforløpet under prosessen, og er i matematisk forstand den deriverte av konsentrasjonskurven. Avhengig av vannvolumet og arealet av kalkstein kan det ta fra minutter til uker før prosessen har nådd metning.
Karbonatkinetikk, vitenskapelig fagfelt knyttet til oppløsning og utfelling av kalsiumkarbonat i naturlig vann. Dette er viktige prosesser i mange geologiske og biologiske miljøer, blant annet fører oppløsningsprosessen til dannelse av karst, mens utfellingsprosessen fører til dannelse av kalktuff, speleothemer og til sementering (diagenese) av løsmasser.
Prosessene foregår i hovedsak slik som vist i figur 1, hvor henholdsvis opptak og avgassing av karbondioksid, CO2, bestemmer oppløsning og utfelling. Ved opptak av CO2 vil kalsiumkarbonat (kalkstein) kunne gå i oppløsning, og ved avgassing blir løsningen overmettet, og kalk felles ut. Den siste prosessen skjer for eksempel i vannledninger, når vann med høyt kalkinnhold («hardt vann») pumpes opp og CO2 avgasser på grunn av trykkfallet og eventuelt oppvarming. I slike tilfeller vil den utfelte kalken legge seg som et hardt belegg inni vannrørene (kjelstein) som til slutt tetter dem igjen.
Figur 2 viser hvordan kalkstein løses i vann som funksjon av tiden. Reaksjonen går raskest til å begynne med, og går så langsommere og langsommere etter hvert som løsningen nærmer seg metning. Det langsomste leddet i denne prosessen er ikke selve oppløsningen av kalksteinen, men opptaket av gassformig CO2 og den oppløste gassens reaksjon med vann. Det samme gjelder for den motsatte reaksjonen, og medfører at utfelling av kalk (for eksempel kalktuff) kan forsinkes i takt med avgassingen av CO2. Dette sees ved at kalktuff helst dannes der hvor vannet strømmer turbulent over en kant, eller hvor det lever alger i vannet som forbruker CO2 i sin fotosyntese.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.