Calciumcarbonat
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Calciumcarbonat

Strukturformel
Ca2+
Allgemeines
Name Calciumcarbonat
Andere Namen
  • Kalziumkarbonat
  • Kalk
Summenformel CaCO3
CAS-Nummer 471-34-1
Kurzbeschreibung weißer Feststoff
Eigenschaften
Molare Masse 100,09 g·mol−1
Aggregatzustand fest
Dichte 2,93 g·cm−3[1]
Schmelzpunkt 825 °C (Zersetzung)[1]
Löslichkeit

Gut löslich in Säuren, unlöslich in org. Lösungsmitteln, nahezu unlöslich in Wasser (0,014 g/l bei 20 °C)

Sicherheitshinweise
Gefahrstoffkennzeichnung [1]
keine Gefahrensymbole
R- und S-Sätze R: keine R-Sätze
S: keine S-Sätze
LD50

6450 mg·kg−1 (Ratte)[1]

Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Calciumcarbonat (fachsprachlich), Kalziumkarbonat oder in deutscher Trivialbezeichnung kohlensaurer Kalk, ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel CaCO3. Es ist ein Calcium-Salz der Kohlensäure (Carbonat) und besteht im festen Zustand aus einem Ionengitter mit Ca2+-Ionen und CO32--Ionen im Verhältnis 1:1.

 

Vorkommen 

Calciumcarbonat ist eine der weitverbreitetsten Verbindungen auf der Erde, vor allem in Form von Sedimentgesteinen. Die ersten Kalkgesteine (Stromatolith) entstanden vor über zwei Milliarden Jahren. Calciumcarbonat kommt vor allem in der Form der Minerale Calcit, Aragonit, Marmor und Dolomit, aber auch in Knochen und Zähnen sowie im Außenskelett von Krebstieren, Korallen, Muscheln, Schnecken und Einzellern vor. Eine weitere Modifikation des CaCO3 ist das Mineral Vaterit, welches besonders aus übersättigten Lösungen in Form mikroskopisch kleiner Kristalle ausfällt.

Der in vielen geologischen Schichten zu findende Kalkstein (z.B. Kalkalpen) besteht ebenfalls aus Calciumcarbonat, aber selten rein, fast immer ist er zu einem wechselnden Anteil dolomitisiert, d. h. er ist zum Teil ein Mischcarbonat von Calcium und Magnesium.

Eigenschaften 

Kalkpulver
Kalkpulver

Calciumcarbonat selbst ist in reinem Wasser kaum löslich. Bei Anwesenheit von Kohlensäure (Kohlenstoffdioxid) steigt die Löslichkeit jedoch um mehr als das 100-fache. Auf diesem Effekt beruht die Verwitterung von Kalkgestein, wobei sich das leicht lösliche Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO3)2 bildet. Aus diesem Grunde ist Calciumhydrogenkarbonat in der Regel Bestandteil natürlicher Gewässer, je nach Gestein in unterschiedlichen Konzentrationen, die in Deutschland mit „Grad Deutsche Härte“ (1°dH = 10 mg/Liter CaO bzw. 17,85 g/Liter CaCO3) angegeben wird. Auch durch andere saure Bestandteile der Luft (Salpetersäure und Schwefeldioxid), sowie durch Nitrifikation im Boden, wird Calciumcarbonat gelöst. Der Umkehrung dieses Lösevorgangs, z.B. Entzug von Kohlensäure durch Temperaturerhöhung, verdanken die meisten natürlichen Vorkommen von Calciumcarbonat ihre Entstehung. Der komplizierte Mechanismus, der auch an einigen Wasserläufen sichtbar ist (z.B. Kalkterassen Pamukkale) wird durch das "Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht" definiert.

Modifikationen in der Natur 

In der Natur bildet Calciumcarbonat die Minerale Calcit und Aragonit sowie drei verschiedene Calciumcarbonat-Gesteine, die zwar chemisch identisch sind, sich aber sonst in mancherlei Hinsicht unterscheiden:

Eine der bekanntesten Marmorstatuen, der David von Michelangelo
Eine der bekanntesten Marmorstatuen, der David von Michelangelo
  • Kreide ist ein feines, mikrokristallines Sedimentgestein, das durch Ablagerung von durch photosynthetischen Kohlensäureentzug gefälltem Calcit sowie der aragonitischen Schalen von fossilen Kleinlebewesen, wie Coccolithen der 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 Rügen in Norddeutschland, und wird stellenweise auch abgebaut. Seekreide am Grund von Seen oder in verlandeten Seebecken besteht fast vollständig aus gefälltem Kalzit. (Die Tafelkreide der Technik wird dagegen vor allem aus Gips (Calciumsulfat) hergestellt.)
  • Kalkstein ist ebenfalls biogen, aber stärker verfestigt als Kreide. Er wird entweder direkt oder indirekt aus den Überresten von Lebewesen gebildet - wie zum Beispiel aus Schnecken, Muscheln, gesteinsbildenden Korallen und Schwämmen, die Calciumcarbonat 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 Calciumcarbonat führt. Die Größe der Carbonatkristalle liegt zwischen derjenigen von Kreide und Marmor. Große Kalkstein-Vorkommen befinden sich im französischen Orgon sowie in Burgberg im Allgäu (Deutschland). Kalkgesteine finden sich auch auf der Schwäbischen und Fränkischen Alb, sowie in den Kalkalpen.
  • Calcit -Marmor ist ein grobkristallines, metamorphes Gestein, das entsteht, wenn Kreide oder Kalkstein unter dem Einfluss hoher Temperaturen und / oder hoher Drücke (über 1000 bar) umkristallisiert werden. Große Marmor-Vorkommen finden sich in Nordamerika und in Europa beispielsweise in Österreich (Gummern), Norwegen (Molde) oder im italienischen Carrara, der Heimat des reinweißen "Statuario", aus dem Michelangelo seine Skulpturen schuf. Marmore können aber auch aus reinen Dolomit bestehen, deshalb ist hier zu differenzieren.

Verwendung 

Natürliches Calciumcarbonat (Kalkstein) wird in großen Mengen als Rohstoff für die Baustoff-Industrie, als Zuschlag in der Stahlindustrie, als mineralischer Dünger und als mineralischer Füllstoff in diversen industriellen Anwendungen (Papier, Farbe, Putz, Kunststoff, Teppiche) verwendet. Insgesamt werden Jährlich über 5 Milliarden Tonnen Kalkgestein abgebaut. Der Haupteinsatz ist die Herstellung von Zement (Calciumsilikat, Calciumaluminat) und Branntkalk. Aus gebranntem Kalk wird durch Löschen mit Wasser Kalkhydrat hergestellt, der im Zement oder als Wandbeschichtung wiederum mit der Luft-Kohlensäure zu Calciumcarbonat carbonatisiert. Die ersten Entdecker dieses Phänomens waren die Römer, die im großen Stile Kalkbrennanlagen betrieben. Insofern kann auch von einem Kreislauf des Calciumcarbonats gesprochen werden, siehe auch "Technischer Kalkkreislauf".

Obgleich mehr als fünf Prozent der Erdkruste aus Calciumcarbonat-Gesteinen besteht, sind nur wenige Lagerstätten für die Gewinnung von Füllstoffen geeignet, die in der Regel möglichst weiß sein sollen. Der größte industrielle Anwender von weißen Calciumcarbonaten ist mit einer Menge von über 10 Millionen Tonnen (weltweit) pro Jahr die Papierindustrie, danach folgt die Kunststoff- und die Baustoff-Industrie (Putze und Farben) mit insgesamt nochmals 15 Millionen Tonnen pro Jahr. Für den Einsatz in der Papierindustrie, vor allem als Streichfarbe, werden in Europa insbesondere Lagerstätten in Frankreich, Italien, Deutschland, Norwegen und Österreich abgebaut, wobei das Mineral durch Nassmahlung zerkleinert und als Slurry (teilweise per Tankschiff) in den Handel kommt. Für andere Anwendungen wird Calciumkarbonat gebrochen und / oder gemahlen und kommt stückig oder als Mehl in den Handel. Für einige Anwendungen sind natürliche Calciumcarbonate nicht optimal, so dass hier synthetische Calciumcarbonate verwendet werden.

Synthetisches Calciumcarbonat 

Es wird auch als PCC (precipitated calcium carbonate) bezeichnet (im Unterschied zu GCC = ground calcium carbonate). Es wird durch Einleiten von Kohlensäure (Kohlenstoffdioxid) in Kalkmilch (Calciumhydroxid) gefällt und als „Präzipitat“ gewonnen, insofern wiederholt sich die Metamorphose:

mathrm{CaCO_3 longrightarrow CaO + CO_2}
mathrm{CaO + H_2O longrightarrow Ca(OH)_2}
mathrm{Ca(OH)_2 + CO_2 longrightarrow CaCO_3 + H_2O}


Die Fällung erfolg bei einem Feststoffgehalt von etwa 20 %. Über die Prozessführung (z. B. Temperatur, Konzentration) können unterschiedliche Kristallmodifikationen (Kristallmorphologien) erzeugt („gezüchtet“) werden, z. B. rhomboedrische oder skalenoedrische Kristallform. Weil mit hochreinen Ausgangsprodukten gearbeitet werden kann, sind die PCCs besonders weiß und haben auch Vorteile bezüglich der Opazität. Inzwischen erzeugen große Papierfabriken PCC in einem „Verbund“, indem sie Kohlenstoffdioxid, das bei der Verbrennung in Kraftwerken in Form von Rauchgasen entsteht, durch Bindung an Calciumhydroxid wieder rückgewinnen. Dies stellt jedoch kein Beitrag zur Reduzierung der Kohlensäure-Konzentration (Klimawandel) dar, weil bei der zuvor notwendigen Herstellung von Kalkhydrat natürlicher Kalkstein gebrannt werden muss, und dabei CO2 freigesetzt wird.

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Rechtschreibfehler
 
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Wer Welche findet kann sie Behalten
Einstein
 
Es gibt 2 sachen die unendlich sind die menschliche dummheit, und das Universum, aber bei den Universum
bin ich mir nicht sicher!!
Wenn jemand Hilfe braucht!
 
Meldet er sich einfach bei mir, ich helfe gerne und gebe auch gerne Quellen zur Chemikalien Bestellung weiter.
 
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