Kalk: Chemie, Bestandteile und Verwendung

Entdecke die Vielfalt von Kalk! Chemisch betrachtet Calciumcarbonat, hat Kalk zahlreiche Anwendungen in Medizin, Bau und Industrie. Lerne mehr über den natürlichen und technischen Kalkkreislauf sowie die Herstellung von Branntkalk und Löschkalk. Interessiert? Dies und vieles mehr findest du im folgenden Text.

Inhaltsverzeichnis zum Thema Kalk

Das Quiz zum Thema: Kalk

Was ist Kalk chemisch gesehen?

Frage 1 von 5

Welches ist ein Anwendungsgebiet von Calciumcarbonat?

Frage 2 von 5

Welches metamorphe Gestein entsteht aus Kalkstein oder Kalk?

Frage 3 von 5

Wie wird Löschkalk hergestellt?

Frage 4 von 5

Was ist der chemische Name von Kalk?

Frage 5 von 5

Kalk im Überblick

  • Chemisch gesehen handelt es sich bei Kalk um Calciumcarbonat (\mathrm{CaCO_3}).
  • Der natürliche Kalkkreislauf beschreibt den Auf- und Abbau von Kalk in der Natur.
  • Der Technische Kalkkreislauf beschreibt die technische Umwandlung von Kalkstein.
Kalk: Lernvideo

Quelle sofatutor.com

Kalk: Definition

Der Begriff Kalk wird umgangssprachlich zur Bezeichnung unterschiedlicher Stoffe benutzt. Einerseits ist damit der Kalkstein gemeint, der in der Natur meist in der mineralischen Form von Calcit (Kalkspat) oder Aragonit vorliegt. Chemisch gesehen handelt es sich bei Kalk um Calciumcarbonat. Die chemische Formel von Kalk lautet \mathrm{CaCO_3}.
Es gibt den natürlichen und den technischen Kalkkreislauf. Die beiden Kreisläufe sind miteinander verwandt, da in beiden Calciumcarbonat (Kalk), im Mittelpunkt steht.

Calciumcarbonat: Verwendung und Herstellung

Die Gewinnung von synthetischem Calciumcarbonat wird durch das Einleiten von Kohlenstoffdioxid in Kalkmilch (Calciumhydroxid) erreicht. Die Anwendungsgebiete von Calciumcarbonat sind vielfältig. Es wird zum Beispiel in der Medizin zur Vorbeugung und Therapie von Calciummangel und als Antacidum gegen Sodbrennen und saures Aufstoßen eingesetzt. Calciumcarbonat wird auch in der Lebensmittelbranche als Zusatzstoff (E170) verwendet. Zumeist als Lebensmittelfarbstoff, aber auch als Füllstoff oder Rieselhilfe wird Calciumcarbonat eingesetzt. Ein weiteres Anwendungsgebiet findet sich in der chemischen Industrie und der Bauindustrie. Hier wird es als Roh- und Füllstoff eingesetzt.

Der natürliche Kalkkreislauf

Der natürliche Kalkkreislauf beschreibt die Wanderung der Calciumionen in der Natur. Die Calciumionen können dabei sowohl gelöst als auch in gebundener Form auftreten. 

In der folgenden Abbildung sind einige wichtige Vorgänge des natürlichen Kalkkreislaufes übersichtlich dargestellt.

Natürlicher Kalkkreislauf

Kalkstein, Kreide und Marmor

Kalkstein stellt eine Ionenverbindung dar, die in verschiedenen Formen in der Natur vorkommt. Marmor und Kreide sind spezielle Formen des Calciumcarbonats. In der folgenden Tabelle sind die Bestandteile von Kreide, Kalkstein und Marmor aufgeführt.

Kreide Kreide ist ein feines Sedimentgestein, das durch Ablagerung von gefälltem Calcit sowie der Schalen von fossilen Kleinlebewesen entstanden ist.
Kalkstein Kalkstein wird überwiegend von Lebewesen gebildet und ist stärker verfestigt als Kreide. Die Kalkablagerung geschieht aus den Überresten der Lebewesen die Calciumcarbonat zum Aufbau von Außen- oder Innenskeletten abscheiden.
Marmor Marmor ist ein metamorphes Gestein, das entsteht, wenn Kreide, Kalkstein oder Dolomit unter dem Einfluss hoher Temperaturen und/oder hoher Drücke umkristallisiert werden.

Die Farbe von Kalkstein ist hell, weiß bis ocker-farbig. Sie richtet sich nach dem Gehalt an Mangan- und Eisenoxiden sowie anderen farbigen Mineralien. Kalk neutralisiert im Boden in erster Linie überschüssige Säuren und erhöht damit den pH-Wert.

Tropfsteinhöhle: Chemie und Entstehung

Calciumcarbonat ist in reinem Wasser kaum löslich. Wird im Wasser jedoch Kohlenstoffdioxid (\mathrm{CO_2} gelöst, wandelt sich Calciumcarbonat mit der dabei entstehendenKohlensäure zu wasserlöslichem Calciumhydrogencarbonat um. Die dabei entstehenden Calciumionen bestimmen übrigens die Wasserhärte. Die Reaktion von Calciumcarbonat und Wasser, in welchem Kohlenstoffdioxid gelöst ist, ist in der folgenden Reaktionsgleichung dargestellt:

\mathrm{CaCO_3}+ H_2O + CO_2\leftrightarrow Ca^{2+} + 2~HCO_3^{-}

Denselben Effekt findet man auch bei der Bildung von Tropfsteinen. Sie entstehen immer dann, wenn versickerndes Wasser durch die Bodenhorizonte mit Kohlenstoffdioxid (\mathrm{CO_2}) angereichert wird und dabei den im Gestein befindlichen Kalk (\mathrm{CaCO_3}löst. Wenn das Wasser verdunstet, bleibt der gelöste Kalk zurück und lagert sich ab. Dadurch bilden sich sogenannte Tropfsteine (kristalliner Kalkstein).

Der technische Kalkkreislauf: Branntkalk und Löschkalk

Der Technische Kalkkreislauf stellt die technische Umwandlung von natürlichem Kalkstein in den folgenden drei Schritten dar:

Technischer Kalkkreislauf Reaktionsgleichung Produkt
1. Schritt: Das Brennen \mathrm{CaCO_3 \rightarrow CaO + CO_2} Branntkalk (Calciumoxid, \mathrm{CaO})
2. Schritt: Das Löschen \mathrm{CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2} Löschkalk (Calciumhydroxid, \mathrm{Ca(OH)_2})
3. Schritt: Das Abbinden \mathrm{Ca(OH)_2+ CO_2 \rightarrow CaCO_3 + H_2O} Kalk (Calciumcarbonat, \mathrm{CaCO_3})

Ziel ist die Bereitstellung von Kalk als Baustoff. In der folgenden Abbildung sind die Prozesse des technischen Kalkkreislaufes noch einmal übersichtlich dargestellt.

Technischer Kalkkreislauf

Branntkalk: Formel und Verwendung

Branntkalk wird auch als gebrannter Kalk oder ungelöschter Kalk bezeichnet. Branntkalk besteht aus Calciumoxid mit der Formel \mathrm{CaO}. Es ist ein weißgraues Pulver, das auf Schleimhäute und Augen stark ätzend wirkt.
Bei der Herstellung von Branntkalk wird Calciumcarbonat (Kalkstein) stark erhitzt. Dabei entstehen Calciumoxid und Kohlenstoffdioxid.
Die Verwendung von Calciumoxid (ungelöschter Kalk) liegt vor allem in der Bauindustrie. Dort dient er zur Herstellung von Mörtel sowie für die Produktion von Kalksandstein, Zementklinkern und Kalkfarbe.

Löschkalk: Verwendung und Herstellung

Bei der Herstellung von Löschkalk wird Calciumoxid (Branntkalk) in Wasser eingerührt. Dabei entwickelt sich Hitze. Man nennt diesen Vorgang auch Kalklöschen. Als Produkt entsteht Calciumhydroxid mit der Formel \mathrm{Ca(OH)_2}. Durch das Kalklöschen kann man also Löschkalk herstellen.

Auch Löschkalk wirkt stark ätzend auf Augen und Schleimhäute. Gelöschter Kalk findet Verwendung in der Bauindustrie und bei der Herstellung von Mörtel.

Im verarbeiteten Mörtel findet ein besonderer Prozess statt, der als Abbinden bezeichnet wird. Beim Abbinden reagiert Calciumhydroxid mit dem Kohlenstoffdioxid in der Luft. Im Ergebnis dieser Reaktion entsteht Calciumcarbonat (Kalkstein).

Häufig gestellte Fragen zum Thema Kalk

Mit dem Wort Kalk werden unterschiedliche Stoffe bezeichnet. Es kann damit der Kalkstein gemeint sein, der in der Natur meist in mineralischer Form vorliegt (Calcit oder Aragonit). In der Chemie handelt es sich bei Kalk um Calciumcarbonat (\mathrm{CaCO_3}).

Löschkalk ist Calciumhydroxid (\mathrm{Ca(OH)_2}). Man benötigt ihn zum Beispiel in der Bauindustrie, vor allem bei der Herstellung von Mörtel.

Branntkalk ist Calciumoxid (\mathrm{CaO}). Branntkalk wird zum Beispiel zur Herstellung von Mörtel und zur Produktion von Kalksandstein, Zementklinkern und Kalkfarbe benötigt.

Chemisch gesehen handelt es sich bei Kalk um Calciumcarbonat mit der Formel \mathrm{CaCO_3}.

Tropfsteine entstehen, wenn versickerndes Wasser auf seinem Weg durch die Bodenhorizonte mit Kohlendioxid (\mathrm{CO_2}) angereichert wird und den im Gestein befindlichen Kalk (\mathrm{CaCO_3}) löst. Wenn dieses kalkhaltige Wasser verdunstet, bleibt der gelöste Kalk zurück und lagert sich ab. Es bilden sich Tropfsteine.

Calcium ist ein Bestandteil von Kalk (Calciumcarbonat).

Chemisch gesehen handelt es sich bei Kalk um die Verbindung Calciumcarbonat (\mathrm{CaCO_3}).

Der chemische Name von Kalk lautet Calciumcarbonat (\mathrm{CaCO_3}).

Calciumcarbonat selbst ist in reinem Wasser kaum löslich. Bei Anwesenheit von gelöstem Kohlenstoffdioxid steigt die Löslichkeit jedoch um mehr als das Hundertfache.

Ungelöschter Kalk ist Calciumoxid (\mathrm{CaO}), bei gelöschtem Kalk handelt es sich um Calciumhydroxid (\mathrm{Ca(OH)_2}).

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