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Kalk ist Calciumcarbonat (Kalkspat, CaCO3). Um Kalk als Bindemittel zu verwenden, wird das in Steinbrüchen abgebaute Kalkstein bei 1000°C gebrannt - "Kalkbrennen"- wobei sich Kohlendioxid abspaltet.
Das entstandene Calciumoxid (CaO) heißt in der Technik "gebrannter Kalk" = "Branntkalk".
Reaktionen beim Herstellen und Abbinden von Löschkalk:
CaCo3 à CaO + CO2
CaO + H2O à Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 à CaCO3 + H2O
Es wird mit einer gewissen Menge Wasser versetzt, wobei es exotherm in einer Protolysereaktion zu Calciumhydroxid (Ca(OH)2) reagiert.
Den Vorgang bezeichnet man als "Kalklöschen", das Calciumhydroxid als "gelöschten Kalk". Dieser "Löschkalk" wird als Bindemittel für Mörtel zum Mauern und Verputzen eingesetzt. Dabei wird er mit Sand und Wasser gemischt. Kalkmörtel erhärtet unter Aufnahme von Kohlendioxid aus der Luft, wobei wieder das harte, schwer wasserlösliche Calciumcarbonat entsteht.
Nach dem Verarbeiten tritt scheinbar eine Erhärtung ein. Diese ist aber nur durch den Wasservelust bedingt. Kalkmörtel und Verputz sind sehr lange bearbeitbar. Der Erhärtungvorgang dauert Wochen, bei Mauern dicker Wände Monate bis Jahre. Da zum Erhärten Luft (d.h. CO2) nötig ist, nennt man Kalkmörtel auch Luftmörtel. Unter Wasser erhärtet Baukalk nicht. Beim Erhärten wird Wasser frei. Daher sind frisch verputzte Wände noch monatelang feucht.
Der Erhärtungsvorgang verläuft unter Volumsverringerung. Um dieses Schwinden zu verringern, muß Sand zugesetzt werden - Kalk kann also nicht ohne Sandzusatz verarbeitet werden. Bei dickeren Veputzschichten treten trotzdem Schwindungsrisse auf. Daher verputzt man zweilagig, wobei erst die dünne Feinputzschicht die glatte, rißfreie Oberfläche ergibt.
Kalk ist aber nicht nur als Bindemittel von Bedeutung. Große Mengen Kalk benötigt man für die Glasherstellung, die Sodaherstellung (Solvay-Verfahren) und für die Herstellung von Zement.
Ein weiteres wichtiges Produkt, das ausgehend von Kalk, hergestellt wird, ist Calciumcarbid CaC2. Dabei wird gebrannter Kalk mit Koks im elektrischen Lichtbogenoffen bei über 2000°C zur Reaktion gebracht. Das Calciumcarbid wird anschließend mit Wasser umgesetzt. Dabei entsteht Acetylen (Ethin: C2H2), das technisch wichtigste Schweißgas.
Calciumcarbid-Reaktionen
CaO + 3C à CaC2 + CO
CaC2 + 2H2O à Ca(OH)2 + C2H2
Verwendung von Kalk:
Þ Glas
Þ Soda
Þ Zement
Þ Baukalk
Þ Calciumcarbid à Acetylen
Þ Füllstoff (z.B. Papier)
Þ Zuschlagstoff (Stahlerzeugung)
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