Big Bang HTL 2, Schulbuch

114 Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) 8.5.2 Kalk Kalk kommt in der Natur als Kalkstein (CaCO 3 ) vor. Er ist zum größten Teil als biogenes Sediment, also durch Abschei- dungen von Lebewesen entstanden. Dies kann man beson- ders gut an poliertem Kalkstein erkennen (Abb. 8.35). Kalk kann sich auch durch chemische Prozesse abscheiden, was sich etwa im Teekessel oder Warmwasserboiler zeigt. Kalk hat im Wasser und in Böden die Funktion eines Puffers, hilft also den pH-Wert konstant zu halten. Für die Baustoffherstellung wird Kalkstein abgebaut , gebro- chen und bei etwa 1000 °C gebrannt . Dabei entweicht CO 2 und es bleibt Branntkalk (CaO) zurück. Dieser ist stark basisch. Nun wird der Branntkalk mit Wasser „ gelöscht “ ( ® Versuch 8.3). Der Vorgang des Kalklöschens ist stark exotherm. Es entsteht Kalkhydrat (Ca(OH) 2 ). Der Kalk dehnt sich beim Löschen stark aus und zerfällt zu feinem Pulver. Kalk findet als Kalkmörtel (mit Sand + Wasser) und in vielen anderen Branchen Verwendung, wie z. B. in Düngemitteln, in der Glas-, Soda-, Zement- und Eisenherstellung oder als Füll- stoff im Papier. Abb. 8.35: Fassade des Grazer Mausoleums V 8.3 L Kalk löschen Geräte und Chemikalien: Branntkalk (CaO, , ) in großen Stücken, Becherglas 1000ml, Becherglas 600ml, Wasserspritzflasche, Thermo- meter (digital mit Messfühler) Durchführung: Man stellt die 2 Bechergläser ineinander und gibt ein Stück Branntkalk ins innere Becherglas. Nun vorsichtig Wasser darauf spritzen und mit dem Thermometer etwas umrühren sobald der Brocken zu zerbrechen beginnt. CaO + H 2 O ® Ca(OH) 2 + 65,19 kJ/mol Aufgaben: –– Notiert die gemessenen Temperaturen und auch die Zeit seit Versuchsbeginn, erstellt dann eine Tabelle und ein Zeit/Temperaturdiagramm der Reaktion. e Erhärtungsprozess Zum Abbinden als Bindemittel wird der Kalk mit weiterem Wasser angerührt. Calciumionen lösen sich und reagieren mit dem Kohlendioxid in der Luft zu Calciumcarbonat, also wieder Kalkstein, der zu Kristallnadeln auskristallisiert. Dieser Vorgang ist durch den geringen CO 2 -Gehalt der Luft sehr langsam. Beim Erhärten verringert sich außerdem das Volumen („Schwinden“), ein Effekt den man durch die Zu- gabe von Zuschlagstoffen (meist Sand) verringert. Man spricht vom Kalkkreislauf , da beim Erhärtungsprozess wieder der Ausgangsstoff Kalkstein gebildet wird (siehe Abb. 8.33). Die Reaktionsgleichungen sind im Folgenden zusammengefasst: 1. Brennen : CaCO 3 ® CaO + CO 2 2. Löschen : CaO + H 2 O ® Ca(OH) 2 + Wärme 3. Erhärten : Ca(OH) 2 + CO 2 ® CaCO 3 + H 2 O Besondere Eigenschaften des Kalkes: –– Basisch ! Durch seine alkalischen Eigenschaften kann Kalk Verunreinigungen aus der Luft binden und er schützt Stahl vor Korrosion. Er wirkt feuchtigkeitsregulierend. –– Wasserlöslich ! Kalk ist nicht für den Außenbereich geeignet. –– Geringe Druckfestigkeit ! Kalk ist nur bedingt als Mauer- mörtel einsetzbar. 8.5.3 Zement und Beton Die Hauptrohstoffe der Zementherstellung sind Kalkstein und Ton , aber auch Sand (SiO 2 ) und Eisenoxid (Fe 2 O 3 ). Weite- re Zusatzstoffe (z. B. Flugasche) können die Eigenschaften des Zements verändern. Die Verwendung dieser Zusatzstoffe ist in der Zementherstellung über NORMEN (z. B. ÖNORM EN 197-1) genau geregelt. Die fein vermahlenen Rohstoffe werden in einem Dreh­ rohrofen bei über 1400 °C gebrannt , dabei entweicht CO 2 und Abb. 8.36: Kalkkreislauf Nur zu Prüfzwecken – Eigentu des Verlags öbv