Calciumcarbonat

Autor: Hans Lohninger

CAS-Nr.	471-34-1
Formel	CaCO3
Molmasse	100.09 g/mol
Schmelzpunkt	820-900 °C (Zersetzung)
Siedepunkt	-
Dichte  Calcit  Aragonit	2.73 g/cm3 2.93 g/cm3
Löslichkeit in Wasser [20°C] (1)	0.014 g/L

Eigenschaften

CaCO₃ CaO + CO₂

Calciumcarbonat ist in Wasser kaum löslich, allerdings erhöht die Anwesenheit von Kohlendioxid im Wasser die Löslichkeit von CaCO₃ durch Bildung von Hydrogencarbonat dramatisch, so dass dieser Prozess die Grundlage für die Verwitterung von Kalkstein (und Dolomit) ist:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O Ca²⁺ + 2 HCO₃^-

und zusätzlich für Dolomit:

MgCO₃ + CO₂ + H₂O Mg²⁺ + 2 HCO₃^-

Natürliche Gewässer enthalten deshalb immer mehr oder weniger große Mengen an Calcium- und Magnesiumionen, die die Härte des Wassers bestimmen. Gelöstes Calciumhydrogencarbonat, Ca(HCO₃)₂, fällt beim Entzug von Kohlendioxid (z.B. durch Erwärmen des Wassers) wieder als Calciumcarbonat aus, was der Grund für das allmähliche Verkalken von Wasserleitungen, Waschmaschinen, Kaffeemaschinen und Boilern ist.

Vorkommen und Gewinnung

Kreidefelsen auf Rügen/Deutschland. Foto: H. Lohninger

Ein Großteil der vorhandenen Kalk-Gebirgsmassen stammt aus "rezykliertem" Calciumcarbonat, das von Meereslebewesen über Millionen von Jahren aus dem Wasser zum Bau von Schalen und Skeletten extrahiert wurde. Je nach Lage dieser Meeresbecken wurden die Schichten mit Schlamm oder auch vulkanischer Asche überzogen. Die reinsten Lagerstätten stammen daher aus urzeitlichen Meeresbecken, die weden größere Flussmündungen noch aktive Vulkane in ihrer Nähe hatten. Mit zunehmender Dicke der Ablagerungen nahm auch der Druck auf die Kalkschichten zu und führte zur Konsolidierung und zur Rekristallisation (Metamorphose) des Gesteins. Die Strukturänderungen lassen sich in der Reihenfolge Mergel, Kreide, Kalkstein und Marmor leicht erkennen. Während man in Mergel viele unveränderte Kalkschalen findet, ist Marmor bereits so weit rekristallisiert, dass man Fossilien darin nicht mehr erkennen kann.

Kalkstein wird in Steinbrüchen abgebaut und - falls es sich um harte Gesteinsformationen handelt - meist mit ANFO gesprengt (man benötigt ca. 140 g Sprengstoff pro Tonne Kalkstein). Der Großteil des Kalksteins wird zu rund 2.5 cm großen Stücken zerbrochen.

Anwendung

(1)	Die Löslichkeit bezieht sich auf destilliertes Wasser, das kein Kohlendioxid enthält. Steht destilliertes Wasser längere Zeit an der Luft, so reichert sich CO2 an, was die Löslichkeit von Calciumcarbonat auf ca. das Doppelte anhebt.
(2)	Schulkreide (Tafelkreide) besteht in vielen Fällen nicht aus Calciumcarbonat sondern aus Calciumsulfat (Gips) oder einer Mischung von Kalk und Gips.