Calciumcarbonat

Kalziumkarbonat (Calciumcarbonat) ist eine chemische Verbindungmit der chemischen FormelCaCO₃. Es ist ein Kalziumsalz der Kohlensäure(Carbonat) und besteht im festen Zustand aus einem Ionengittermit Ca²⁺-Ionen und CO₃^2--Ionen im Verhältnis 1:1.

Kalziumkarbonat ist auf der Erde weit verbreitet. Es kommt in der Form der MineraleKalzitund Aragonit, aber auch in Knochenund Zähnensowie im Außenskelett von Krebstieren, Korallen, Muscheln, Schneckenund Einzellernvor. Eine weitere Modifikation des CaCO₃ ist das Mineral Vaterit, welcher besonders in übersättigten Lösungen als mikroskopisch kleine Kristalle ausfällt.

Das Gestein Kalksteinbesteht aus Calciumcarbonat, aber selten rein, fast immer ist er zu einem wechselnden Anteil dolomitisiert, d. h. er ist zum Teil ein Mischcarbonat von Kalzium und Magnesium.

Kalziumkarbonat selbst ist in reinem Wasser kaum löslich. Die Verwitterung des Kalkgesteins erfolgt unter Bildung des leicht löslichen KalziumhydrogenkarbonatsCa(HCO₃)₂, beschleunigt durch Säuren (Kohlensäureaus dem Kohlenstoffdioxidund Schwefelige Säureaus dem Schwefeldioxidder Luft).

Gebrannter Kalk

Ab einer Temperatur von etwa 800 °C wird Kalkstein entsäuert, das heißt CO₂ wird ausgetrieben, und es entsteht der gebrannte Kalk (Kalkbrennen), chemisch KalziumoxidCaO (auch ungelöschter Kalk).

Weichbrannt entsteht bei Temperaturen von 900-1000 °C, Hartbrannt bei bis zu 1400 °C. Letzterer enthält weniger Poren sowie eine geringere spezifische Oberfläche. Dadurch reagiert er langsamer mit Wasser.

Gelöschter Kalk

Wird Gebrannter Kalk mit Wasser versetzt, entsteht unter Volumenvergrößerung und starker Wärmeentwicklung gelöschter Kalk, chemisch KalziumhydroxidCa(OH)₂, das zum Kalken von Wänden und als Zusatz zu Kalkmörtel verwendet wird. An der Luft bindet gelöschter Kalk mit Hilfe von Kohlenstoffdioxid wieder zu Kalziumkarbonat ab, womit sich der Kreislauf schließt.

Gebrannter (ungelöschter) Kalk (Kalziumoxid) und gelöschter Kalk (Kalziumhydroxid) sind stark ätzend, Kontakt mit den Augen kann zur Erblindung führen! Gewöhnlicher Kalk ist dagegen harmlos.

Das ist der Grund warum früher gelöschter Kalk zum Desinfizieren von Ställen (das Kalken der Ställe) benutzt wurde. Die Decken und Wände wurden dazu mit gelöschtem Kalk gestrichen, der auf Grund seiner stark alkalischen Natur desinfizierend wirkt. Nach dem Aushärten dieser Kalkschichten ist der Wandbelag für Mensch und Vieh unschädlich.

Was ist natürliches Kalziumkarbonat?

Kalziumkarbonat ist eine einfache chemische Verbindung mit der Summenformel CaCO₃. In der Natur bilden Minerale dieser Verbindung (Calcit und Aragonit) drei verschiedene Kalziumkarbonat-Gesteine, die zwar chemisch identisch sind, sich aber sonst in mancherlei Hinsicht unterscheiden.

Kreide ist ein feines, mikrokristallines Sedimentgestein, das durch Ablagerung von gefälltem Kalzit(siehe Kalkstein) sowie der Schalen von fossilenKleinlebewesen wie Coccolithender Coccolithophoriden und Schalen der Kammerlinge(Foraminifera) entstanden ist. Kreide tritt an zahlreichen Standorten entlang des europäischen Kreidegürtels zutage, von Großbritannien über Frankreich bis hin zur Insel Rügenin Norddeutschland, und wird stellenweise auch abgebaut. Seekreide am Grund von Seen oder in verlandeten Seebecken besteht fast vollständig aus gefälltem Kalzit.

Kalkstein ist ebenfalls biogen, aber stärker verfestigt als Kreide. Er ist entweder direkt oder indirekt durch Lebewesen gebildet. Direkt wurde und wird er durch Schnecken, Muscheln, gesteinsbildende Korallenund Schwämmegebildet, die Kalziumkarbonat zum Aufbau von Außen- oder Innenskeletten abscheiden. Indirekt wird er dadurch gebildet, dass Lebewesen, vor allem phototrophe, CO₂ assimilieren und so das Milieu alkalisieren, was zur Ausfällung von Kalziumkarbonat führt. Die Größe der Karbonatkristalle liegt zwischen derjenigen von Kreide und Marmor. Große Kalkstein-Vorkommen befinden sich im französischen Orgonsowie in Burgberg(Deutschland). Kalkgesteine finden sich auch auf der Schwäbischen und Fränkischen Alb, sowie in den Kalkalpen.

Marmor ist ein grobkristallines, metamorphesGestein, das entsteht, wenn Kreide oder Kalkstein unter dem Einfluss hoher Temperaturen und Drücke umkristallisiert werden. Große Marmor-Vorkommen finden sich in Nordamerika und in Europa beispielsweise in Österreich, Norwegen oder im italienischen Carrara, der Heimat des reinweißen "Statuario", aus dem Michelangeloseine Skulpturen schuf.

Obgleich mehr als vier Prozent der Erdkruste aus Kalziumkarbonat-Gesteinen besteht, sind nur wenige Lagerstätten für die Gewinnung von Füllstoffen geeignet. Reinheit, Weißgrad, Mächtigkeit und Homogenität sind nur einige der Parameter, die Geologen bei der Prospektion von Kalziumkarbonat-Vorkommen in aller Welt erfassen.

Kalziumkarbonat (Kreide) als Weißpigment

Das natürliche Weißpigmentwurde je nach Herkunft unterschiedlich benannt: Bergkreide, Champagnerkreide, Grundkreide, KölnerKreide, RügenerKreide, SchwedischeKreide, WienerWeiß. Nach der Zusammensetzung kann zwischen Marmormehl oder Mineralweiß unterschieden werden.

Kreide wurde schon seit dem Altertum als Verschnittmittelund als Weißpigment eingesetzt. Kreide findet sich vor allem in den leimgebundenen Grundierungender Tafelmalerei. Sie sind am häufigsten im Norden Europasverwendet worden, während im südlichen mediterranem Raum eher Gipsgrundierungenzum Einsatz kamen. Meist handelt es sich nicht um reine Kreidegründe, sondern um Mischungen mit Bleiweißoder Zinkweiß.

Siehe auch

• Tropfsteinhöhle
• Kohlenstoffkreislauf
• Kesselstein
• Wasserhärte
• Kalkseife
• Kalkalpen
• Tadelakt
• Kalksteincs:Uhli?itan vápenatý

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