Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

Inhalt

• Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk – Chemie
• Was ist Kalkstein? – Definition
• Herstellung von Branntkalk durch Kalkbrennen
• Herstellung von Löschkalk
• Das Abbinden
• Hinweise zum Video Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk – Chemie

Wenn du einmal dein eigenes Haus bauen willst, dann musst du wissen, was Mörtel ist. Klassischer Kalkmörtel wird schon seit der Antike als Baustoff eingesetzt. Für die Herstellung von Kalkmörtel benötigt man, neben Sand und Wasser, den Löschkalk. Doch was ist Löschkalk? Zunächst beginnen wir mit dem für die Bauindustrie wichtigen Rohstoff Kalkstein und lernen dann die drei für das Bauen so wichtigen chemischen Prozesse – das Kalkbrennen, das Kalklöschen und das Abbinden – kennen.

Was ist Kalkstein? – Definition

In der Natur liegt Kalkstein meist in der mineralischen Form von Calcit oder Aragonit vor. Gemäß chemischer Definition handelt es sich bei Kalkstein um Calciumcarbonat ($\ce{CaCO3}$). Dieses Calciumcarbonat ist nun der Ausgangsstoff für den ersten Prozess des Kalkbrennens.

Herstellung von Branntkalk durch Kalkbrennen

Unter Kalkbrennen versteht man das Erhitzen von Calciumcarbonat, also von Kalkstein. Bei dieser Reaktion entstehen Calciumoxid ($\ce{CaO}$) und Kohlenstoffdioxid ($\ce{CO2}$), was bereits bei 700 bis 800 °C einsetzt, aber in der Technik bei etwa 1.000 °C gefahren wird.

$\ce{CaCO_3 \xrightarrow{1.000~ ^\circ\text{C}} CaO + CO_2}$

Wir haben beim Kalkbrennen aus Calciumcarbonat das Calciumoxid hergestellt. Calciumoxid nennt man Branntkalk.

In der Bauindustrie dient Branntkalk zur Herstellung von Mörtel sowie für die Produktion von Kalksandstein, Zementklinkern und Kalkfarbe. In der Chemie ist Calciumoxid der Ausgangsstoff für die Herstellung von Calciumcarbid ($\ce{CaC}$). Außerdem dient es als Trocknungsmittel für Gase und als Neutralisationsmittel. Den Branntkalk benötigen wir nun für den zweiten Prozess, die Herstellung von Löschkalk.

Herstellung von Löschkalk

Bei der Herstellung von Löschkalk wird Branntkalk, also Calciumoxid, in Wasser eingerührt. Das ist das Kalklöschen. Bei dieser Reaktion wird es sehr heiß. Es entsteht Calciumhydroxid ($\ce{Ca(OH)_2}$), der Löschkalk:

$\ce{H_2O + CaO \longrightarrow Ca(OH)_2}$

Löschkalk wirkt wie Branntkalk stark ätzend auf Augen und Schleimhäute. Es ist in Wasser eher schlecht löslich, reagiert jedoch stark basisch bzw. alkalisch. Löschkalk findet in der Bauindustrie eine breite Anwendung bei der Herstellung von Mörtel.

Im Mörtel findet ein besonderer Prozess statt, den wir als Abbinden bezeichnen. Das ist die dritte Stufe unserer Reaktionskette.

Das Abbinden

Beim Abbinden des Mörtels reagiert Calciumhydroxid, der Löschkalk, mit dem Kohlenstoffdioxid in der Luft. Im Ergebnis dieser Reaktion entsteht Calciumcarbonat ($\ce{CaCO_3}$), und das ist genau wieder der Kalkstein, mit dem wir unsere kleine Reaktionskette begonnen haben.

$\ce{Ca(OH)_2 + CO_2 \longrightarrow CaCO_3 + H_2O}$

Kalkstein selbst ist wasserunlöslich. Es entsteht aber auch Wasser, das frisch gemauerte oder verputzte Wände eine Zeit lang feucht hält. Daher ist es auch verständlich, warum in neu gebauten Häusern nicht sofort tapeziert werden sollte.
Früher – also vor über 100 Jahren – musste man beim Einzug in eine neu gebaute Wohnung nur eine geringe Miete zahlen, da die Mieter als Trockenwohner ihre noch feuchte Wohnung zunächst trockenwohnen mussten.

Die gleiche Reaktion nutzt man in der Schule als Nachweis von Kohlenstoffdioxid! Will man z. B. das Kohlenstoffdioxid in der Atemluft nachweisen, dann braucht man nur mit einem Strohhalm durch etwas Kalkwasser – das ist eine wässrige Lösung von Calciumhydroxid – zu pusten. Das Kalkwasser trübt sich, da sich dabei das unlösliche Calciumcarbonat bildet.

$\ce{Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 v + H2O}$

Hinweise zum Video Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

In diesem Video geht es um drei chemische Prozesse beim Bauen: das Kalkbrennen, das Kalklöschen und das Abbinden und damit um Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk. Du solltest dich bereits in der Chemie der Säuren und Basen und bei der Bildung von Salzen sowie im Aufstellen von Reaktionsgleichungen auskennen.

Du findest hier zum Thema Kalk auch Übungen und Arbeitsblätter.