Der Kalkkreislauf 09:13 min

Einen schönen guten Tag. In diesem Video möchte ich ein Thema besprechen, das in der Schule fast immer behandelt wird. Es geht um den Kalkkreislauf. Wenn man diese Problematik einmal inhaltlich zusammenfasst, so kann man sie darauf reduzieren, dass es hier um die Wanderung der Calcium-Ionen Ca²+ in der Natur geht. Und dabei spielt es erst einmal keine Rolle, ob diese Calcium-Ionen gelöst oder in fester Form vorhanden sind. Kalk trifft man in Kalkfelsen zum Beispiel auf der Insel Rügen oder in Kalkgebieten wie zum Beispiel in Rüdersdorf bei Berlin an. Dort bezeichnet man den festen Kalk der Natur als Kalkstein. Die erste Stufe des Kalkkreislaufs ist die Zersetzung der Kalkfelsen. Die Kalkfelsen bestehen aus dem Salz Calciumcarbonat CaCO3. Das ist eben dieser Kalkstein und der ist nicht wasserlöslich. Natürlich wirkt auf den Felsen die Natur ein. Als Erstes in Form des Wassers H2O. Das alleine kann dem Calciumcarbonat wenig anhaben. Es hat aber einen zweiten Verbündeten, nämlich Kohlenstoffdioxid CO2, und vereint können sie das im Wasser unlösliche Calciumcarbonat zersetzen. Wasser H2O und Kohlenstoffdioxid CO2 bilden mit dem Calciumcarbonat CaCO3 eine neue chemische Verbindung. Diese hat die Formel Ca(HCO3)2. Sie hat den chemischen Namen Calciumhydrogencarbonat. Im Unterschied zum Calciumcarbonat CaCO3, ist Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO3)2 wasserlöslich. Das bedeutet aber auch, dass es zur Dissoziation befähigt ist. Dissoziation, das bedeutet eine Zersetzung des Calciumhydrogencarbonats unter dem Einfluss von Wasser in die entsprechenden Ionen. Das bedeutet das Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO3)2 in 1 positiv geladenes Calciumion Ca²+ und in 2 einfach negativ geladene Hydrogencarbonationen HCO3- dissoziiert. Die gebildeten Ionen sind wasserlöslich. Der zweite Schritt des Kalkkreislaufs umfasst den Abtransport der wasserlöslichen Ionen. Das geschieht vorzugsweise in Gebirgsbächen und Flüssen. Durch die großen Wassermassen werden die Calciumionen Ca²+ und die Hydrogencarbonationen HCO3- über sehr große Strecken bewegt. Der dritte Schritt des Kalkkreislaufs ist die Verdunstung des Wassers. Das kann auf der Erdoberfläche aber auch in Höhlen geschehen. Wenn zum Beispiel das Wasser in einem unterirdischen Gang über eine nicht ganz dichte Oberfläche fließt, die mit einer Höhle darunter in Zusammenhang steht, so kann es dazu kommen, dass langsam Tropfen herausfließen und die können verdunsten. Dabei erhalten wir ein Bild, wie ich es hier links gezeichnet habe. Es passiert nämlich Folgendes: Durch die Verdunstung des Wassers können nicht mehr alle Ionen im Wasser gelöst werden. Das heißt, es kommt zu einer umgekehrten Reaktion der Dissoziation. Diese Reaktion habe ich in der ersten Gleichung oben dargestellt. Calciumionen Ca²+ und Hydrogencarbonationen HCO3- bilden das Salz Ca(HCO3)2, Calciumhydrogencarbonat. Wir wissen, dass Calciumhydrogencarbonat wasserlöslich ist. Wenn Wasser wieder auf dieses Salz käme, würde es wieder herausgewaschen werden und es könnten sich keine so schönen Gebilde wie hier abgebildet in Tropfsteinhöhlen bilden. Daher ist ein anderer Prozess noch wichtig. In den Tropfsteinhöhlen ist es in der Regel recht warm und durch diese Wärme wird das Calciumhydrogencarbonat zersetzt. Es bildet sich Kalkstein CaCO3 und gleichzeitig wird Kohlensäure H2CO3, die leicht zersetzlich ist, frei. Im Endergebnis bildet sich bei dieser Reaktion Wasser H2O und Kohlenstoffdioxid CO2. Die Tropfsteine bestehen demzufolge aus Kalkstein CaCO3. Ich möchte nun das Gesagte über den Kalkkreislauf noch einmal in einem Kreisschema zusammenfassen. Der Kalkkreislauf beginnt mit dem Kalkstein, Calciumcarbonat, CaCO3 wie man ihn zum Beispiel in Kalkfelsen findet. Kohlenstoffdioxid der Luft und Wasser durch Niederschläge CO2 und H2O wirken auf den Kalkstein CaCO3 ein. Dabei läuft eine chemische Reaktion ab. Calciumcarbonat verbindet sich mit Kohlenstoffdioxid und Wasser zu Calciumhydrogencarbonat. Calciumhydrogencarbonat hat die Formel Ca(HCO3)2. Diese chemische Verbindung ist wasserlöslich. Sie kann also dissoziieren. Im Ergebnis dieser Dissoziation bilden sich im Wasser Calciumionen Ca²+ und Hydrogencarbonationen HCO3-. Diese Ionen werden durch Flüsse und Gebirgsbäche abtransportiert und über weite Strecken bewegt. Durch die Verdunstung des Wassers in Tropfsteinhöhlen läuft die Dissoziation umgekehrt ab. Aus den Calciumionen und Calciumydrogencarbonationen bildet sich wieder Calciumhydrogencarbonat Ca(HCO3)2. Durch die warmen Bedingungen, die in Tropfsteinhöhlen vorherrschen, verliert das Calciumhydrogencarbonat Kohlenstoffdioxid CO2 und Wasser H2O. Dadurch bilden sich die Tropfsteine, die hauptsächlich aus Calciumcarbonat CaCO3 bestehen. Das ist wieder Kalkstein und damit ist der Kalkkreislauf geschlossen. Ich möchte zum Abschluss noch bemerken, dass mit Magnesiumcarbonat MgCO3 oder einem Gemisch aus Calciumcarbonat und Magnesiumcarbonat, CaCO3 mit MgCO3 ähnliche Kreisläufe beschrieben werden können. Ich freue mich, wenn ich euch helfen konnte. Alles Gute! Auf Wiedersehen.