Calciumcarbonat

Calciumcarbonat (fachsprachlich), auch Kalziumkarbonat oder veraltet kohlensaurer Kalk, ist eine chemische Verbindung mit der chemischen Formel CaCO₃. Es ist ein Calcium-Salz der Kohlensäure (Carbonat) und besteht im festen Zustand aus einem Ionengitter mit Ca²⁺-Ionen und CO₃^2--Ionen im Verhältnis 1:1.

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Calciumcarbonat ist auf der Erde weit verbreitet. Es kommt in der Form der Minerale Calcit und Aragonit, aber auch in Knochen und Zähnen sowie im Außenskelett von Krebstieren, Korallen, Muscheln, Schnecken und Einzellern vor. Eine weitere Modifikation des CaCO₃ ist das Mineral Vaterit, welcher besonders aus übersättigten Lösungen in Form mikroskopisch kleiner Kristalle ausfällt.

Das Gestein Kalkstein besteht aus Calciumcarbonat, aber selten rein, fast immer ist er zu einem wechselnden Anteil dolomitisiert, d. h. er ist zum Teil ein Mischcarbonat von Calcium und Magnesium.

Calciumcarbonat selbst ist in reinem Wasser kaum löslich. Die Verwitterung des Kalkgesteins erfolgt unter Bildung des leicht löslichen Calciumhydrogencarbonats Ca(HCO₃)₂, durch die Aufnahme von Wasserstoffionen aus Säuren. Im Normalfall handelt es sich um Kohlensäure aus dem Kohlenstoffdioxid, daneben um Salpetersäure aus der Nitrifikation im Boden, und neuerdings um Schwefelige Säure aus den Belastungen der Luft mit Schwefeldioxid). Der Umkehrung dieses Lösevorgangs durch Entzug von Kohlensäure verdanken die meisten natürlichen Vorkommen von Calciumcarbonat ihre Entstehung.

Natürliches Calciumcarbonat

In der Natur bildet Calciumcarbonat die Minerale Calcit und Aragonit sowie drei verschiedene Calciumcarbonat-Gesteine, die zwar chemisch identisch sind, sich aber sonst in mancherlei Hinsicht unterscheiden:

• Kreide ist ein feines, mikrokristallines Sedimentgestein, das durch Ablagerung von durch photosynthetischen Kohlensäureentzug gefälltem Calcit sowie der aragonitischen Schalen von fossilen Kleinlebewesen, wie Coccolithen der Coccolithophoriden und Schalen der Kammerlinge (Foraminifera), entstanden ist. Kreide tritt an zahlreichen Standorten entlang des europäischen Kreidegürtels zutage, von Großbritannien über Frankreich bis hin zur Insel Rügen in Norddeutschland, und wird stellenweise auch abgebaut. Seekreide am Grund von Seen oder in verlandeten Seebecken besteht fast vollständig aus gefälltem Kalzit. (Die Tafelkreide der Technik wird dagegen vor allem aus Gips(Calciumsulfat) hergestellt.)

• Kalkstein ist ebenfalls biogen, aber stärker verfestigt als Kreide. Er wird entweder direkt oder indirekt aus den Überresten von Lebewesen gebildet - wie zum Beispiel aus Schnecken, Muscheln, gesteinsbildenden Korallen und Schwämmen, die Calciumcarbonat zum Aufbau von Außen- oder Innenskeletten abscheiden. Indirekt wird er dadurch gebildet, dass Lebewesen, vor allem phototrophe, CO₂ assimilieren und so das Milieu alkalisieren, was zur Ausfällung von Calciumcarbonat führt. Die Größe der Carbonatkristalle liegt zwischen derjenigen von Kreide und Marmor. Große Kalkstein-Vorkommen befinden sich im französischen Orgon sowie in Burgberg im Allgäu (Deutschland). Kalkgesteine finden sich auch auf der Schwäbischen und Fränkischen Alb, sowie in den Kalkalpen.

• Calcit -Marmor ist ein grobkristallines, metamorphes Gestein, das entsteht, wenn Kreide oder Kalkstein unter dem Einfluss hoher Temperaturen und Drücke umkristallisiert werden. Große Marmor-Vorkommen finden sich in Nordamerika und in Europa beispielsweise in Österreich, Norwegen oder im italienischen Carrara, der Heimat des reinweißen "Statuario", aus dem Michelangelo seine Skulpturen schuf. Marmore können aber auch aus reinen Dolomit bestehen, deshalb ist hier zu differenzieren.

Obgleich mehr als fünf Prozent der Erdkruste aus Calciumcarbonat-Gesteinen besteht, sind nur wenige Lagerstätten für die Gewinnung von Füllstoffen geeignet. Reinheit, Weißgrad, Mächtigkeit und Homogenität sind nur einige der Parameter, die Geologen bei der Prospektion von Calciumcarbonat-Vorkommen in aller Welt erfassen.

Siehe auch

Calcit, Aragonit, Kalkalpen, Kalkseife, Kalkstein, Kalkablagerung, Kesselstein, Kohlenstoffkreislauf, Tadelakt, Tropfstein, Wasserhärte

Quellen

1. ↑ ^{a b c d e f g h} Sicherheitsdatenblatt (Merck)