Anwendungen: "Kalkerosion und Kalkkreislauf" - Versionsgeschichte

Patrizia Meier 2016 am 23. Oktober 2016 um 14:13 Uhr

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 === Wie findet man heraus, wo das Gleichgewicht in der Gleichung liegt? ===
-Das Gleichgewicht ist vom CO<sup>2</sup>-Gehalt abhängig. Die Wasserhärte ist durch den CO<sup>2</sup>-Gehalt bestimmbar. Beispielsweise Pflanzen haben einen tiefen Kohlenstoffdioxidgehalt durch die Photosynthese, sodass das Gleichgewicht links liegt. Seen haben folglich weiches Wasser, da durch die Algenpflanzen das Gleichgewicht links gehalten wird.
+Das Gleichgewicht ist vom CO<sup>2</sup>-Gehalt abhängig. Die Wasserhärte ist durch den CO<sup>2</sup>-Gehalt bestimmbar. Beispielsweise Pflanzen bewirken einen tiefen Kohlenstoffdioxidgehalt durch die Photosynthese, sodass das Gleichgewicht links liegt. Seen haben folglich weiches Wasser, da durch die Algenpflanzen das Gleichgewicht links gehalten wird. Der überschüssige Kalk, welcher nicht im Wasser selbst bleibt, lagert sich am Seegrund ab.
 Allgemein kann gesagt werden:
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 Löschkalk: Calciumoxid und Wasser reagieren exotherm. Die Reaktion wird als Löschen bezeichnet, da Wasser verwendet wird.
-Kalkmörtel: Löschkalk vermischt mit Sand und Wasser wiederum ergibt Mörtel, welcher früher als Bindemittel von Mauersteinen verwendet wurde, mittlerweile jedoch von Zement ersetzt worden ist. Wenn Kalkmörtel Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufnimmt, entsteht wieder Calciumcarbonat.
+Kalkmörtel: Löschkalk vermischt mit Sand und Wasser wiederum ergibt Mörtel, welcher als Bindemittel von Mauersteinen verwendet wird, mittlerweile jedoch oftmals von Zement ersetzt worden ist. Wenn Kalkmörtel Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufnimmt, entsteht wieder Calciumcarbonat.
 Die obig erklärten Vorgänge können also in einem Kreislauf zusammengefasst werden, der technische Kalkkreislauf.

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 Gebrannter Kalk: Durch die Erhitzung des Kalkes auf circa 1000 Grad Celsius zerfällt er in CO<sub>2</sub> und Calciumoxid.
-CaCO<sub>3</sub> --> CaO + CO<sub>2</sub>
+CaCO<sub>3</sub> &rarr; CaO + CO<sub>2</sub>
-Löschkalk: Calciumoxid und Wasser reagieren exotherm, weshalb die Reaktion der beiden als Löschen des Calciumoxides bezeichnet wird.
+Löschkalk: Calciumoxid und Wasser reagieren exotherm. Die Reaktion wird als Löschen bezeichnet, da Wasser verwendet wird.
 Kalkmörtel: Löschkalk vermischt mit Sand und Wasser wiederum ergibt Mörtel, welcher früher als Bindemittel von Mauersteinen verwendet wurde, mittlerweile jedoch von Zement ersetzt worden ist. Wenn Kalkmörtel Kohlenstoffdioxid aus der Luft aufnimmt, entsteht wieder Calciumcarbonat.

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 Gebrannter Kalk: Durch die Erhitzung des Kalkes auf circa 1000 Grad Celsius zerfällt er in CO<sub>2</sub> und Calciumoxid.
-{\mathrm  {CaCO_{3}{\xrightarrow  {\triangle }}CaO+CO_{2}}}
 Löschkalk: Calciumoxid und Wasser reagieren exotherm, weshalb die Reaktion der beiden als Löschen des Calciumoxides bezeichnet wird.

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 == Der Kalkkreislauf in der Natur ==
 [[Datei:Kalkkreislauf_in_der_Natur.jpg|150px|thumb|right|Abbildung 1: Kalkkreislauf in der Natur (Quelle: Elemente: Grundlagen der Chemie für Schweizer Maturitätsschulen, Klett und Balmer Verlag Zug, 1. Auflage, 2007)]]
-Wenn der Untergrund in der Natur aus Kalk besteht, hat es häufig Spalten und Höhlen im Gestein, welche durch die Umwandlung des Calciumcarbonates (Kalk) in das leichtere Calciumhydrogencarbonat entstehen. Diese Reaktion findet statt, wenn CO<sub>2</sub>-haltiges Regenwasser in das Gestein eindringt. Das Regenwasser nimmt auf dem Weg durch die Luft Kohlenstoffdioxid auf und beim Eindringen in den Boden entstehen die Furchen, da Calciumhydrogencarbonat durch das geringere Gewicht weniger Platz einnimmt.
+Wenn der Untergrund in der Natur aus Kalk besteht, hat es häufig Spalten und Höhlen im Gestein, welche durch die Umwandlung des Calciumhydrogencarbonates in Calciumcarbonat (Kalk) entstehen. Diese Reaktion findet statt, wenn CO<sub>2</sub>-haltiges Regenwasser in das Gestein eindringt. Das Regenwasser nimmt auf dem Weg durch die Luft Kohlenstoffdioxid auf und beim Eindringen in den Boden entstehen die Furchen.
 Der Kalkkreislauf wird als Kreislauf bezeichnet, da sich die erklärten Prozesse ständig wiederholen.
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 === Tropfsteinhöhlen ===
-Genau durch diesen Vorgang entstehen Tropfsteinhöhlen. Wenn ein Wassertropfen die Decke einer Höhle erreicht, entweicht das CO<sub>2</sub> in die Höhle, da diese einen Mangel an CO<sub>2</sub> hat und eine Verschiebung des Gleichgewichts innerhalb der obigen Gleichung führt dazu, dass es eine Kalkablagerung an der Decke der Höhle entsteht. Solche Ablagerungen entwickeln sich zu den sogenannten Stalaktiten. Derselbe Vorgang kann sich am Höhlenboden abspielen, wenn ein Wassertropfen zu Boden fällt, bevor das CO<sub>2</sub> entweicht, die vom Boden herausragenden Kalkgebilde werden Stalagmiten genannt. Die Ablagerungen wachsen jährlich um circa 0,2 mm.
+Genau durch diesen Vorgang entstehen Tropfsteinhöhlen. Wenn ein Wassertropfen die Decke einer Höhle erreicht, entweicht das CO<sub>2</sub> in die Höhle, da diese einen CO<sub>2</sub>-Mangel hat und eine Verschiebung des Gleichgewichts innerhalb der obigen Gleichung führt dazu, dass es eine Kalkablagerung an der Decke der Höhle entsteht. Solche Ablagerungen entwickeln sich zu den sogenannten Stalaktiten. Derselbe Vorgang kann sich am Höhlenboden abspielen, wenn ein Wassertropfen zu Boden fällt. Die vom Boden herausragenden Kalkgebilde werden Stalagmiten genannt. Die Ablagerungen wachsen jährlich um circa 0,2 mm.
 === Wie findet man heraus, wo das Gleichgewicht in der Gleichung liegt? ===
-Das Gleichgewicht ist immer bestimmbar, wenn der CO<sup>2</sup>-Gehalt bekannt ist. Dieser ist abhängig von der Wasserhärte. Beispielsweise Pflanzen haben einen tiefen Kohlenstoffdioxidgehalt durch die Photosynthese, weshalb das Gleichgewicht links liegt. Seen haben folglich weiches Wasser, da durch die Algenpflanzen das Gleichgewicht links gehalten wird.
+Das Gleichgewicht ist vom CO<sup>2</sup>-Gehalt abhängig. Die Wasserhärte ist durch den CO<sup>2</sup>-Gehalt bestimmbar. Beispielsweise Pflanzen haben einen tiefen Kohlenstoffdioxidgehalt durch die Photosynthese, sodass das Gleichgewicht links liegt. Seen haben folglich weiches Wasser, da durch die Algenpflanzen das Gleichgewicht links gehalten wird.
 Allgemein kann gesagt werden:
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 CO<sub>2</sub>-Wert hoch - Gleichgewicht rechts - hartes Wasser (hoher Kalkgehalt) - keine Kalkablagerungen
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 Die Wasserhärte hängt von der Ca2+, Mg2+, Sr2+ und Ba2+ Konzentration ab. Der Begriff "Wasserhärte", bzw. "hartes Wasser" ist entstanden, weil beim Waschen mit hartem Wasser die Wäsche hart wird und umgekehrt mit weichem Wasser sehr fein und angenehm wird. Die benutzte Seife bildet nämlich Kalkseife gemeinsam mit dem harten Wasser.
-Es gibt neuerdings nur noch die drei Abstufungen "hart", "mittel" und "weich" und keine Zahlenskala zur Angabe der Wasserhärte.
+Es gibt neuerdings nur noch die drei Abstufungen "hart", "mittel" und "weich" und keine Zahlenskala zur Angabe der Wasserhärte. So ist es für den Ottonormalverbraucher einfacher, die richtigen Waschmittel zu kaufen, weil er weiss, welche Wasserhärte im Eigenheim vorhanden ist.
 === Kalkbrennerei ===
 [[Datei:Kalkkreislauf.png|150px|thumb|right|Abbildung 2: Technischer Kalkkreislauf oder Kalkbrennerei (Quelle: Wikipedia, Technischer Kalkkreislauf, heruntergeladen am: 26.06.2016)]]
-Das Brennen von Kalk wird als technischer Kalkkreislauf oder Kalkbrennerei bezeichnet. Der Kalkstein wird oft als Baustoff und zur Herstellung von Zement, Brannt- und Löschkalk benutzt.
+Das Brennen von Kalk wird als technischer Kalkkreislauf oder Kalkbrennerei bezeichnet. Der Kalkmörtel wird oft als Baustoff und zur Herstellung von Zement, Brannt- und Löschkalk benutzt.
 Löschkalk: Calciumoxid und Wasser reagieren exotherm, weshalb die Reaktion der beiden als Löschen des Calciumoxides bezeichnet wird.

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 [[Datei:Kalkkreislauf_in_der_Natur.jpg|150px|thumb|right|Abbildung 1: Kalkkreislauf in der Natur (Quelle: Elemente: Grundlagen der Chemie für Schweizer Maturitätsschulen, Klett und Balmer Verlag Zug, 1. Auflage, 2007)]]
 Wenn der Untergrund in der Natur aus Kalk besteht, hat es häufig Spalten und Höhlen im Gestein, welche durch die Umwandlung des Calciumcarbonates (Kalk) in das leichtere Calciumhydrogencarbonat entstehen. Diese Reaktion findet statt, wenn CO<sub>2</sub>-haltiges Regenwasser in das Gestein eindringt. Das Regenwasser nimmt auf dem Weg durch die Luft Kohlenstoffdioxid auf und beim Eindringen in den Boden entstehen die Furchen, da Calciumhydrogencarbonat durch das geringere Gewicht weniger Platz einnimmt.
+Der Kalkkreislauf wird als Kreislauf bezeichnet, da sich die erklärten Prozesse ständig wiederholen.
 Die Reaktionsgleichung dieser Gleichgewichtsreaktion sieht folgendermassen aus:

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-== Tropfsteinhöhlen ==
+=== Tropfsteinhöhlen ===
 Genau durch diesen Vorgang entstehen Tropfsteinhöhlen. Wenn ein Wassertropfen die Decke einer Höhle erreicht, entweicht das CO<sub>2</sub> in die Höhle, da diese einen Mangel an CO<sub>2</sub> hat und eine Verschiebung des Gleichgewichts innerhalb der obigen Gleichung führt dazu, dass es eine Kalkablagerung an der Decke der Höhle entsteht. Solche Ablagerungen entwickeln sich zu den sogenannten Stalaktiten. Derselbe Vorgang kann sich am Höhlenboden abspielen, wenn ein Wassertropfen zu Boden fällt, bevor das CO<sub>2</sub> entweicht, die vom Boden herausragenden Kalkgebilde werden Stalagmiten genannt. Die Ablagerungen wachsen jährlich um circa 0,2 mm.
-= Wie findet man heraus, wo das Gleichgewicht in der Gleichung liegt? =
+=== Wie findet man heraus, wo das Gleichgewicht in der Gleichung liegt? ===
 Das Gleichgewicht ist immer bestimmbar, wenn der CO<sup>2</sup>-Gehalt bekannt ist. Dieser ist abhängig von der Wasserhärte. Beispielsweise Pflanzen haben einen tiefen Kohlenstoffdioxidgehalt durch die Photosynthese, weshalb das Gleichgewicht links liegt. Seen haben folglich weiches Wasser, da durch die Algenpflanzen das Gleichgewicht links gehalten wird.
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-== Wasserhärte ==
+==== Wasserhärte ====
 Die Wasserhärte hängt von der Ca2+, Mg2+, Sr2+ und Ba2+ Konzentration ab. Der Begriff "Wasserhärte", bzw. "hartes Wasser" ist entstanden, weil beim Waschen mit hartem Wasser die Wäsche hart wird und umgekehrt mit weichem Wasser sehr fein und angenehm wird. Die benutzte Seife bildet nämlich Kalkseife gemeinsam mit dem harten Wasser.
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-= Kalkbrennerei =
+=== Kalkbrennerei ===
 [[Datei:Kalkkreislauf.png|150px|thumb|right|Abbildung 2: Technischer Kalkkreislauf oder Kalkbrennerei (Quelle: Wikipedia, Technischer Kalkkreislauf, heruntergeladen am: 26.06.2016)]]
 Das Brennen von Kalk wird als technischer Kalkkreislauf oder Kalkbrennerei bezeichnet. Der Kalkstein wird oft als Baustoff und zur Herstellung von Zement, Brannt- und Löschkalk benutzt.
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-= Quellen =
+=== Quellen ===
 * Chemieunterlagen von Herr R. Deuber
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 * Elemente: Sicher und kompetent zur Matura, ÖBV Verlag, 1. Auflage, 2011
-== Weblinks ==
+=== Weblinks ===
 * [http://swisseduc.ch/chemie/ Swisseduc] – Unterrichtsserver für Chemie
 * [https://de.wikipedia.org/wiki/Technischer_Kalkkreislauf] – Wikipedia Eintrag zum technischen Kalkkreislauf

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	Die Reaktionsgleichung dieser Gleichgewichtsreaktion sieht folgendermassen aus:		Die Reaktionsgleichung dieser Gleichgewichtsreaktion sieht folgendermassen aus:

−	~~Ca(HCO~~<sub>3</sub>)<sub>2~~(aq)~~</sub> ~~⇌ CaCO~~<sub>2(s)</sub> + H<sub>2</sub>O<sub>~~(l)~~</sub> ~~+ CO~~<sub>2(g)</sub>	+	CaCO<sub>2(s)</sub> + H<sub>2</sub>O<sub>(l)</sub> + CO<sub>2(g)</sub> ⇌ Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2(aq)</sub>

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 Die Reaktionsgleichung dieser Gleichgewichtsreaktion sieht folgendermassen aus:
-Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>(aq) ⇌ CaCO<sub>2</sub>(s) + H<sub>2</sub>O(l) + CO<sub>2</sub>(g)
+Ca(HCO<sub>3</sub>)<sub>2(aq)</sub> ⇌ CaCO<sub>2(s)</sub> + H<sub>2</sub>O<sub>(l)</sub> + CO<sub>2(g)</sub>
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-Branntkalk: Durch die Erhitzung des Kalkes auf circa 1000 Grad Celsius zerfällt er in CO<sup>2</sup> und Calciumoxid.
+Branntkalk: Durch die Erhitzung des Kalkes auf circa 1000 Grad Celsius zerfällt er in CO<sub>2</sub> und Calciumoxid.
 Löschkalk: Calciumoxid und Wasser reagieren exotherm, weshalb die Reaktion der beiden als Löschen des Calciumoxides bezeichnet wird.