Carbonaatgesteenten, voornamelijk samengesteld uit carbonaatmineralen zoals calciet (calciumcarbonaat) en dolomiet (calciummagnesiumcarbonaat), reageren gemakkelijk met zuren als gevolg van de volgende chemische processen:

1. Zuur-base-reactie:

Carbonaatmineralen zijn basisch van aard, wat betekent dat ze een overmaat aan hydroxide-ionen (OH-) hebben. Wanneer een zuur, dat een overvloed aan waterstofionen (H+) bevat, in contact komt met een carbonaatmineraal, vindt er een zuur-base-reactie plaats. De waterstofionen uit het zuur combineren met de hydroxide-ionen uit het carbonaatmineraal om watermoleculen (H2O) te vormen. Deze reactie kan als volgt worden weergegeven:

2 H+ (uit zuur) + CO3 2- (uit carbonaatmineraal) → H2O + CO2

2. Vorming van koolzuur:

De reactie tussen waterstofionen en carbonaationen produceert koolzuur (H2CO3). Koolzuur is een zwak zuur dat verder kan dissociëren in waterstofionen en bicarbonaationen (HCO3-):

H2O + CO2 → H2CO3

H2CO3 → H+ + HCO3-

3. Oplossing van carbonaatmineralen:

De waterstofionen die bij de bovenstaande reacties worden geproduceerd, kunnen reageren met de carbonaatmineralen, wat leidt tot hun oplossing. Calciet lost bijvoorbeeld op volgens de volgende reactie:

CaCO3 (Calciet) + 2H+ → Ca2+ + H2O + CO2

Op dezelfde manier ondergaat dolomiet oplossing in aanwezigheid van zuren:

CaMg(CO3)2 (Dolomiet) + 4H+ → Ca2+ + Mg2+ + 2H2O + 2CO2

De opgeloste calcium-, magnesium- en bicarbonaationen worden vervolgens door het zure water meegevoerd.

Over het geheel genomen resulteert de reactie tussen carbonaatgesteenten en zuren in de vorming van water, kooldioxidegas (CO2) en het oplossen van de carbonaatmineralen. Dit oplossingsproces kan leiden tot de vorming van grotten, sinkholes en andere karstlandvormen in gebieden waar carbonaatgesteenten overvloedig aanwezig zijn.