Stoffe, Schulbuch

1 Kapitelname 7 Die Umwandlung von Stoffen durch den Menschen 112 7.14 Baustoffe Schon seit Jahrtausenden sind die Menschen bestrebt, sich vor Wetter und Temperaturschwankungen zu schützen. Die meisten Häuser werden aus Ziegeln und ähnlichen Materialien erbaut. Wir verstehen unter Baustoffen in diesem Kapitel aber nicht die Ziegel selbst, sondern die Bindemittel , mit denen der Bau hergestellt wird, also Substanzen, die mit Wasser zu einem leicht verarbeitbaren Brei vermischt werden und dann erhärten. Die heute verwendeten Binde- mittel sind Kalk , Zement und Gips . Der Kalk Der älteste dieser drei Baustoffe ist Kalk . Er tritt als Calciumcarbonat (CaCO 3 ) gebirgsbildend auf und wird in Steinbrüchen abgebaut. Ziel ist es nun, den Kalk chemisch so zu verändern, dass er formbar wird, zum Schluss aber wieder als fester und harter Kalkstein vorliegt. Kalkbrennen Dazu wird Kalk im ersten Schritt gebrannt, also auf etwa 1000 °C erhitzt. Dieses Brennen kennen wir schon von den Carbonat-Erzen. Dabei spaltet sich Kohlenstoffdioxid ab (Versuch 112.1) und es ent- steht Calciumoxid, das auch gebrannter Kalk genannt wird. CaCO 3 → CaO + CO 2 Kalkbrennen Kalklöschen Dieser gebrannte Kalk wird anschließend mit Wasser umgesetzt. Dabei wird in einer exothermen Reaktion aus dem Calciumoxid das Calciumhydroxid. Dabei wird nur so viel Wasser verwendet, dass ein trockenes Pulver entsteht. Man nennt es Löschkalk. CaO + H 2 O → Ca(OH) 2 Kalklöschen Abbinden des Kalkmörtels Dieser Löschkalk wird mit Sand und Wasser vermischt und bildet den Mörtel zum Mauern und Verputzen. Da Mörtel das stark basische Calciumhydroxid enthält (Versuch 112.1), ist er ätzend. Mörtelspritzer in den Augen können zu bleibenden Schäden führen. Der Mörtel bindet nach der Verarbeitung ab, das bedeutet der Unter- grund saugt das Wasser auf und der Mörtel wird härter. In diesem Zustand kann man ihn aber durch Wiederanfeuchten noch verfor- men. Verputz wird so nach dem Aufbringen und Abbinden geglättet. Das nachfolgende Erhärten dauert Wochen bis Monate. Dabei nimmt Calciumhydroxid Kohlenstoffdioxid aus der Luft auf und wird so wieder zu Kalk mit ähnlicher Festigkeit wie der Kalkstein zu Beginn. Beim Erhärten entsteht Wasser, daher sind frisch verputzte Innen- räume wochenlang feucht. Ca(OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O Abbinden von Kalk Mörtel braucht also das Kohlenstoffdioxid der Luft zum Erhärten. Unter Wasser wird er daher nicht hart und ist für Unterwasserbauten ungeeignet (Versuch 113.1). Reste kann man mit Wasser bedecken und am nächsten Tag das Wasser abgießen, den Mörtel neu auf- rühren und weiterverwenden. Ein Nachteil des Kalkmörtels ist das Schwinden, dh. dass er sich beim Erhärten zusammenzieht. Daher ist die Sandzugabe unbedingt erforderlich. Trotz Sand entstehen beim Erhärten Risse. Aus diesem Grund wird mit Kalkmörtel zweilagig ver- putzt. Die dünne Feinputzlage schließt die Schwindungsrisse und gibt eine schöne Oberfläche. Abb. 112.1: Vom Gesteinskalk zum Baukalk Abb. 112.2: Baukalkeinsatz im Mauerbau Ziegel Ausgehärteter Mörtel Grobputz Feinputz Kalksteinbruch Kalkbrennen CaCO 3 CO 2 Ca(OH) 2 Kalklöschen Sand H 2 O CaO H 2 O CO 2 CaCO 3 Mörtel Erhitzen W&L Kalk Kalk Kalk Kalk Wiege ein Stück Kalk und erhitze es mit einer Tiegel- zange im Gasbrenner zum Glühen. Wiege erneut. Gib anschließend etwas Wasser aus einer Spritzflasche auf das Kalkstück und prüfe mit Universal-Indikator- papier den pH-Wert. Versuch 112.1 Brennen und Löschen von Kalk Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv