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Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

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André Otto
Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk
lernst du in der 9. Klasse - 10. Klasse

Beschreibung zum Video Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

Hast du dich schon einmal gefragt, welche chemischen Verbindungen hinter den Begriffen Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk stecken? Das Video liefert dir nicht nur darauf eine Antwort, sondern erklärt dir auch, wie sich Kalkstein über Branntkalk in Löschkalk umwandeln lässt. Im Anschluss helfen dir Übungsaufgaben und Arbeitsblätter dabei, dein Wissen zu testen.

Grundlagen zum Thema Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk in der 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 (oder einfach Kalk) und lernen dann die drei für das Bauen so wichtigen chemischen Prozesse kennen: das Kalkbrennen, das Kalklöschen und das Abbinden. Diese drei Prozesse bilden einen Kreislauf – den siehst du schonmal in der folgenden Abbildung zusammengefasst dargestellt.

Kalkbrennen, Kalklöschen und Abbinden einfach erklärt

Jetzt wollen wir aber genauer auf die dargestellten Vorgänge eingehen.

Was ist eigentlich Kalkstein? – Definition

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

Kalkstein liegt in der Natur meist als Sedimentgestein vor, das sich aus den Ablagerungen von Mikroorganismen am Meeresboden bildete.

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 einer Temperatur von 700 bis 800 °C einsetzt, aber in der Technik bei etwa 1000 °C gefahren wird.

$\ce{CaCO_3 \xrightarrow{1000\,^\circ\text{C}} CaO + CO_2}$

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

Branntkalk $(\ce{CaO})$ ist ein weißes bis graues Pulver, das auf Schleimhäuten und in den Augen stark ätzend wirkt.

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 sogenannte 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.

Löschkalk: Verputzen einer Wand mit Mörtel

Im verarbeiteten 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 die frisch gemauerten oder verputzten 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 anfangs nur eine geringe Miete zahlen, da die Mieterinnen und Mieter als Trockenwohner ihre noch feuchte Wohnung zunächst trockenwohnen mussten.

Die gleiche Reaktion wird übrigens in der Schule als Nachweis von Kohlenstoffdioxid genutzt! 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 ($\ce{Ca(OH)_2}$) – zu pusten. Das Kalkwasser trübt sich, da sich dabei das unlösliche Calciumcarbonat bildet.

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

Zusammenfassung zu Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

  • Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk sind drei wichtige Verbindungen, die mit dem Element Calcium ($\ce{Ca}$) gebildet werden.
  • Sie spielen eine große Rolle bei drei chemischen Prozessen, die beim Bauen zum Einsatz kommen: das Kalkbrennen, das Kalklöschen und das Abbinden.
  • Beim Kalkbrennen wird Kalkstein zu Branntkalk umgewandelt. Es entsteht also Calciumoxid ($\ce{CaO}$) aus Calciumcarbonat ($\ce{CaCO_3}$).
  • Beim Kalklöschen wird Branntkalk in Wasser gelöscht. Es entsteht Löschkalk ($\ce{Ca(OH)_2}$). Dieser ist wasserlöslich und kann als Mörtel verwendet werden.
  • Beim Abbinden trocknet der Mörtel und Wasser spaltet sich ab. Es entsteht wieder fester, wasserunlöslicher Kalkstein ($\ce{CaCO_3}$).

Du findest hier zum Thema Kalk auch Übungen und Arbeitsblätter.

Häufige Fragen zum Thema Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

Was ist Kalkstein?
Welche Farbe hat Kalkstein?
Wie entsteht Kalkstein?
Wie erkennt man Kalkstein?
Was passiert, wenn man Kalkstein erhitzt?
Was ist Branntkalk?
Wie entsteht Branntkalk?
Wie wird Branntkalk hergestellt?
Was ist Löschkalk?
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Vorschaubild einer Übung

Transkript Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Chemie. Herzlich Willkommen zu diesem Video, zweite Hauptgruppe, Erdalkalimetalle, Teil sechs. Es geht hier um Kalkstein, Branntkalk und Löschkalk. Beginnen wir mit dem ersten wichtigen Prozess, dem Kalkbrennen. Was bedeutet Kalkbrennen? Kalkbrennen bedeutet das Erhitzen von Calciumcarbonat, von Kalkstein, was bereits bei 700, 800 Grad Celsius einsetzt, aber in der Technik bei etwa 1000 Grad Celsius gefahren wird. Bei dieser Reaktion entstehen Calciumoxid, CaO, und Kohlenstoffdioxid, CO2. Wir haben beim Kalkbrennen aus Kalkstein, Calciumcarbonat, Branntkalk, CaO, Calciumoxid hergestellt. Branntkalk, CaO, wird nun weiterverarbeitet. Der zweite Teil unserer Prozesskette ist die Löschkalkherstellung. Bei der Löschkalkherstellung wird in Wasser Calciumoxid eingerührt. Bei dieser Reaktion wird es sehr heiß. Es entsteht Calciumhydroxid, Ca(OH)2, Löschkalk. Löschkalk findet in der Bauindustrie eine breite Anwendung bei der Herstellung von Mörtel. Im Mörtel findet ein besonderer Prozess statt, der als Abbinden bezeichnet wird. Das ist die dritte Stufe unserer Reaktionskette. Nachdem das Haus gebaut wurde, findet dieser Abbindungsprozess statt. Dabei reagiert Calciumhydroxid, der Löschkalk, Ca(OH)2, mit dem Kohlenstoffdioxid, CO2, der Luft. Im Ergebnis dieser Reaktion entsteht Calciumcarbonat, CaCO3, und das ist genau wieder der Kalkstein, mit dem wir unsere kleine Reaktionskette begonnen haben. Kalkstein selbst ist wasserunlöslich, als Zweitprodukt bei dieser Reaktion allerdings entsteht Wasser. Daher ist es auch verständlich, warum in neugebauten Häusern nicht sofort tapeziert werden sollte. Na klar, das ganze Zeug fällt runter und die Arbeit warum umsonst. Aus Calciumcarbonat, Kalkstein, CaCO3, hat sich wieder Calciumcarbonat, Kalkstein gebildet. Das war's für heute. Ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss!