Tropfsteine - Kalkkreisläufe


Ah - Chemieunterricht 2004/2005 9c

Arbeitsblatt, mit Information zum harten Wasser

Tropfsteinhöhlen können nur dort entstehen, wo Kalkstein im Untergrund ist.

1. Schritt: Regenwasser nimmt CO2 aus der Luft aus und wird damit sauer (es bildet sich Kohlensäure).

2. Schritt: Das leicht saure Regenwasser versickert im Boden und reagiert dort mit dem vorhandenen Kalk, dabei entsteht aus dem wasserunlöslichen Calciumcarbonat das wasserlösliche Calciumhydrogencarbonat:
CaCO3 + H2O + CO2 -----> Ca(HCO3)2

3. Schritt: Die Calciumhydrogencarbonat-Lösung sickert weiter durch den Boden und kann in Höhlen tropfen. Dabei verdunstet das Wasser, Kohlenstoffdioxid wird frei und Calciumcarbonat scheidet sich ab - im Prinzip läuft also die Reaktion des 2. Schritts rückwärts. Je nach Tropfgeschwindigkeit bilden sich Stalagtiten (an der Decke) oder Stalagmiten (am Boden).

Kalk auflösen im Haushalt

Kalk löst sich bei Zugabe von Säure unter CO2-Entwicklung auf. Daher können im Haushalt verschiedene Säuren genutzt werden, um Kalkablagerungen zu entfernen, z.B. Essig(säure) oder Zitronensäure. Im Labor eignet sich auch Salzsäure gut zur Entfernung von Kalk:
CaCO3 + 2 HCl (aq) -----> CaCl2 (aq) + H2O + CO2

Der technische Kalkreislauf

Neben dem natürlichen Kalk"kreislauf" ist der technische von Bedeutung. Hier geht es darum, mit Kalkmörtel feste Strukturen zu erschaffen - die ihre Festigkeit durch die Bildung von Calciumcarbonat erlangen.

1. Schritt: Kalkstein wird bei 1000 C gebrannt, es entstehen Kohlenstoffdioxid und Calciumoxid (gebrannter Kalk)
CaCO3 ---1000C---> CaO + CO2

2. Schritt: der gebrannte Kalk wird mit Wasser versetzt, dabei entsteht Calciumhydroxid (Löschkalk):
CaO + H2O -----> Ca(OH)2

3. Schritt: Kalkmörtel besteht aus Löschkalk, Sand und Wasser. Lässt man den Mörtel lange genug an der Luft stehen, setzt das Abbinden ein. Dabei wird CO2 aufgenommen und H2O abgegeben, der Kalkmörtel wird wieder zu Kalk(sand)stein:
Ca(OH)2 + CO2 -----> CaCO3 + H2O

Damit könnte dann der Kreislauf von vorne beginnen, indem man den ausgehärteten Mörtel wieder brennt, ....




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