“水滴石穿”是一句成语,意思是“水不停地滴下来,能把下面的石头滴穿”。比喻力量虽小,但功到自然成。 水滴能石穿的原因不止一种,有的是物理变化造成的,有的是化学变化造成的。 水滴石穿的一种原因是水从高处滴落,其冲击力比较大,冲击力给石头带来磨损,水滴日复一日、年复一年,一滴一磨,石头就被磨穿了。这一过程是物理变化,只是石头的形状发生了变化,没有产生新的物质。 水滴石穿的另一种原因是由于空气中含有的二氧化碳与水的共同作用。二氧化碳溶于水而生成碳酸,所以水滴实际上是具有弱酸性的碳酸溶液。当水滴落在石灰石、大理石这一类石块上时,碳酸就会与石块中的主要成分碳酸钙发生化学反应,生成能溶于水的碳酸氢钙,使石块局部缓慢溶解并流失。
溶洞现象就是水滴石穿的一个典型例子。这个现象大家很熟悉,不多说。还有一种原因是受酸雨的腐蚀。 溶洞给人以神秘,梦幻的色彩,千姿百态的钟乳石\ufe51石笋\ufe51石幔和石花都给人以美的感受。神奇的是,他们竟在悄悄的游走,长高,变小,可生物学上已经否定钟乳石等是生物的命题。而今天,我要讨论的角度不同,从化学角度分析钟乳石的不断变化和不同姿态的形成,破解溶洞的形成。 溶洞中构成乳石的是石灰岩,而石灰岩的性质与大理石,石灰石相似,主要成分为碳酸钙(CaCO3),而钟乳石一系列变化的产生原因来源于主要成分碳酸钙的一系列变化。 所以,我们不得不探究的是碳酸钙的性质。
CaCO3碳酸钙有这样一种性质:当它遇到溶有CO2的水时就会变成可溶性的碳酸氢钙[Ca(HCO3)2]其化学反应式为:CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 溶有碳酸氢钙的水如果受热或遇压强突然变小时溶在水中的碳酸氢钙就会分解,重新变成碳酸钙沉积下来,并同时放出二氧化碳:Ca(HCO3)2=CaCO3↓+CO2↑+H2O 可见溶洞中的各种景象的形成是遵循这两条反应的。CaCO3在两条反应中分解又析出,不断发生上述反应,就形成了溶洞中各种奇异的,游走变化的乳石。 参观过溶洞的人不难发现,乳石互不相依,上面的图案各不相同,十分有层次感,像层层云朵。若仅考虑上文提出的两条反应是无法解释这一现象的。
接下来在已提出的两反应的基础上,让我们探讨乳石的层层叠叠,图案各异的效果是如何形成的。而雕琢这幅杰作的大师是石灰石地区地下长期溶蚀的结果。 石灰岩里不溶性的碳酸钙受水和二氧化碳的作用能转化为微溶性的碳酸