ESPELEOGENÉSIS

LA ESPELEOGENÉSIS .-

LA DISOLUCIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO EN AGUA.
LA FORMACIÓN DE ÁCIDO CARBÓNICO.
El gas dióxido de carbono presente en el aire y en el suelo, puede pasar a la superficie del agua. Una vez en el agua, las moléculas de dióxido de carbono son hidratadas, es decir que se encuentran rodeadas por moléculas de agua, en una relación muy estrecha. Este proceso de hidratación es lento. En formula: 

CO2 (g) ↔ CO2(aq)                                                                                                                              (1)

Solo una pequeña fracción (algunas milésimas) del dióxido de carbono hidratado reacciona con el agua, formando el ácido carbónico (H2CO3). En formula:

CO2 (aq) + H2O ↔ H2CO3 (aq)                                                                                                                       (2)

Como es imposible de distinguir entre H2CO3 (ácido carbónico) y CO2 (aq) (dióxido de carbono disuelto o hidratado), se indica todo el conjunto con H2CO3*, indicado con un asterisco (*). 
Resumen: el H2CO3* consiste en su mayoría de dióxido de carbono disuelto y una pequeña cantidad de ácido carbónico. 

Si juntamos las reacciones (1) y (2) obtenemos la reacción:

CO2 (g) + H2O ↔ H2CO3* (aq)                                                                                                           (3)

A partir de ahora solo usamos el (aq) y el (g) para distinguir entre CO2 disuelto y el CO2 gas del aire. La constante de equilibrio:

                  [H2CO3* ]          [H2CO3* ]
KCO2   =    ---------------   =  -----------------
                   [CO2(g)]               PCO2

La constante de esta reacción se suele indicar como KCO2 (ver tabla 2 por valores de pKCO2, y PCO2 es la presión parcial delCO2 en el aire, que es lo mismo que [CO2(g)].

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CONCENTRACIÓN DEL H2CO3* .
Ahora que sabemos que el dióxido de carbono se disuelve en agua formando el ácido carbónico, nos interesa saber de que factores depende su concentración.
En primer lugar la concentración es proporcional con la presión parcial del CO2 (g).
En segundo lugar depende de la temperatura: cuanto más bajo es la temperatura mayor es la concentración.

La tabla 1 muestra la concentración de CO2 disuelto (en mg/L) por una solución en equilibrio, por diferentes presiones parciales y temperaturas. Por ejemplo, la [CO2(aq)] por una presión parcial de 0,05 y una temperatura de 10 ºC es 117mg/L.

Proporcional quiere decir que existe una relación linear entre los valores. Por ejemplo, compara los siguientes valores de concentración de dióxido de carbono disuelto: 3,36 y 33,6 y 336 (en la columna de 0 ºC) con sus respectivas presiones parciales de 0,001, 0,01 y 0,1. La relación está clara: si uno de los dos aumenta X veces, el otro también.

COMO CALCULAR LA CONCENTRACIÓN DEL DIÓXIDO DE CARBONO DISUELTO.

Un ejemplo:
Tenemos una solución que está en equilibrio con una presión parcial de 0,0003.
La temperatura es 0 ºC, y a esta temperatura la pK = 1,12 (ver tabla 2).

Hay que calcular la concentración de CO2 (aq), en mg/L.

Solución del problema: 
Vamos a describir todo paso por paso.
Empezamos con escribir la ecuación de la reacción:

CO2 (g) + H2O ↔ H2CO3*                                                                                                                 (3)

Su constante de equilibrio en formula:

                 [H2CO3* ]
KCO2  =    --------------      entonces:       KCO2 x [CO2(g)] = [H2CO3* ] 
                   [CO2(g)]