Calcium- und anorganische Kohlenstoffverbindungen       

Kalkwasserprobe - Kohlendioxid (Nachweis)

Mit Calciumcarbonat kann Kohlendioxid »CO2« nachgewiesen werden. Leitet man Kohlendioxid in Kalkwasser, so entsteht ein weißer Niederschlag aus Calciumcarbonat

Ca(OH)₂ + CO2 ------> CaCO₃ +  H₂O

Ionengleichung: CO2 + Ca²⁺ + 2OH^- ----> CaCO₃ +  H₂O

Calciumcarbonat

Formel : CaCO₃

andere Bezeichnungen: Kalk, Kalkstein, Kesselstein, Marmor

Calciumhydrogencarbonat

Ca(HCO₃)₂ ist wasserlöslich und bildet Ionen: Ca²⁺ + 2HCO^3- (aq)

Es entsteht durch Reaktion von Calciumcarbonat, Kohlendioxid und Wasser

CaCO₃ + C0₂ + H₂0 ----> Ca²⁺ + 2HCO^3- (aq)

Calciumhydroxid (= Kalkwasser )

Ca(OH)₂ wird heute überwiegend zur Mörtelzubereitung verwendet. Kalkmörtel ist verhältnismäßig weich Um die Festigkeit bei Mauerwerk zu erhöhen, wird oft Zement zugemischt Reiner Kalkmörtel ist besonders zum Verputzen von Wänden geeignet. Beim Abbinden handelt es sich nicht um ein Austrocken des Mörtels, wie von Laien oft angenommen wird, sondern um einen chemischen Vorgang, bei dem so lange Wasser gebildet wird, bis der Abbindeprozeß abgeschlossen ist Da das Kohlenstoffdioxid durch die Mörtelfugen und die Ziegel hindurchdiffundieren muß, damit der Mörtel auch im Innern der Wand abbinden kann, dauert der Abbindeprozeß bei dicken Mauern sehr lange Neubauwohnungen müssen ständig gut gelüftet werden, damit das Reaktionswasser aus der Wohnung entweichen kann.

Calciumsulfat

CaSO₄ auch als Gips bekannter, nimmt sehr leicht Wasser auf , findet in Gipskartonplatten als Baumaterial Verwendung, entsteht in der Technik bei der Abgasreinigung von SO₂

Gips siehe Calciumsulfat

Kalk siehe Calciumcarbonat

Kalkkreislauf - natürlicher

1. Kohlenstoffdioxid löst sich in Regenwasser;

CO₂ + H₂O ------> H₂CO₃

2. Kohlenstoffdioxid haltiges Wasser löst den Kalkstein auf

H₂CO₃ + CaCO₃ ------> Ca(HCO₃)₂

3. In Tropfsteinhöhlen scheidet sich Kalk aus Calciumhydrogencarbonat aus

Ca(HCO₃)₂ ------> CaCO₃ + CO₂ + H₂O

4. Muscheln und Schnecken des Meeres bilden Kalkgehäuse

Ca(HCO₃)₂ ------> CaCO₃ + CO₂ + H₂O

(Auch beim Kaffee Kochen scheidet sich Kalk als Kesselstein ab)

Kalkkreislauf - technischer

1. Brennen : CaCO₃ ------> CaO + CO₂ 

2. Löschen : CaO + H2O ------> Ca(OH)₂

3. Abbinden: Ca(OH)₂ + CO2 ------> CaCO₃ +  H₂O

Kesselstein

Kesselsteinablagerungen [CaCO₃] gehören zu den häufigsten Ursachen für den Verschleiß von Heizstäben in Warmwasserbereitern und Waschmaschinen Kesselstein beeinträchtigt die Energieausbeute beträchtlich 

Kesselstein - Löslichkeit

Kesselstein löst sich in verdünnten Säuren. Man wählt solche Säuren, die Metalle nicht angreifen, Carbonate aber lösen und zudem nicht gesundheitsgefährdend sind, z B Essigsäure, Weinsäure oder Zitronensäure

CaC0₃ + 2 CH₃COOH ----> Ca(OOCCH₃)₂ + H₂O + CO₂

Kalk + Essigsäure ----> Calciumoxalat + Wasser + Kohlenstoffdioxid

Kohlenstoffdioxid

Herstellung:
a) Durch Reaktion von Kalk mit Salzsäure

b) Im Wasser gelöstes Kohlenstoffdioxid: Zur Herstellung einer bei Raumtemperatur gesättigten Lösung leitet man unter Rühren einen kräftigen Gasstrom etwa 5 min
durch das Wasser 1l Wasser löst bei 15 °C etwa 1 l Kohlenstoffdioxid (bei Normaldruck) 0,1% des gelösten Kohlenstoffdioxids setzen sich zur Kohlensäure um.

Löslichkeit:
Durch Erhitzen vermindert sich die Löslichkeit von Kohlenstoffdioxid in Wasser Das Gleichgewicht:

C0₂ + H₂0 <===> H₂CO₃

wird durch Entfernen des Kohlenstoffdioxids nach links verschoben Die Lösung wird nun neutral werden

Kohlenstoffdioxid - Nachweisverfahren siehe Kalkwasserprobe

Löschen von Branntkalk

Arbeitsmittel: Schutzbrille, Calciumoxid, Becherglas 250 ml, Phenolphtalein, Thermometer, Pipette 

Durchführung: Man gibt in das Becherglas trockenes Calciumoxid (Nur wirklich trockenes Calciumoxid! - Wärmeschrank) Unter Verwendung der Schutzbrille wird vorsichtig Wasser zugetropft Anschließend gibt man einige Tropfen Phenolphtalein an den Brei 

Beobachtung: Kräftiger Temperaturanstieg Phenolphtalein wird rotviolett

Ergebnis: 

CaO + H₂O ----> Ca(OH)₂

Die Reaktion ist stark exotherm Die Lösung ist alkalisch 

Sicherheitshinweis: Gelöschter Kalk in den Augen kann zu Erblindung führen, daher soll die Schutzbrille benutzt werden.  

Entsorgung: Die gesättigte Lösung(Kalkwasser) kann für andere Versuche aufbewahrt werden

Marmor

Marmor ist ein Umwandlungsgestein aus reinem Calciumcarbonat, das oft durch Metalloxide (braun, gelb, rötlich), durch Graphit (grau, schwarz) oder Chlorid (grünlich) gefärbt ist.

Mineralwasser

enthält neben gelöstem Kohlendioxid (Kohlensäure) und Hydrogencarbonat auch andere Ionen Aufschlußreich ist ein Vergleich mit den Analysedaten diverser Mineralwässer (siehe Etiketten) Beim experimentellen Vergleich verschiedener Mineralwässer und ggf. Leitungswasser bieten sich folgende Prüfungen an: 
Prüfung von Proben, die mit verdünnter Salpetersäure angesäuert wurden, mit AgN0₃-Lösung bzw mit BaCl₂^- Lösung auf Cl^- und S0₄^2- Ionen

Tropfsteine

entstehen durch die Löslichkeit des Kalkstein Hierbei wandelt lösliches Calciumhydrogencarbonat in unlösliches Calciumcarbonat, den Kalkstein - So wachsen langsam über lange Zeiträume die Stalagmiten und Stalagtiten in den Tropfsteinhöhlen heran Ionengleichung zur Tropfsteinbildung:

Ca₂⁺ + 2 HC0₃^- (aq) ----> CaCO₃ + C0₂ + H₂0

weitere Verbindungen

Alabaster

gesteinbildendes Mineral = Gips oder Calciumsulfat, kommt in Tropfsteinhöhlen vor

Ammoniumcarbonat

auch als Hirschhornsalz bezeichnet zersetzt sich bereits bei 60 °C Seine Treibwirkung ist durch die starke Volumenzunahme groß Es trägt durch die Freisetzung von Ammoniak außerdem zur Aromatisierung des Gebäcks bei. 

(NH₄)₂CO₃ ----> 2 NH₃ + H₂O + CO₂

Bariumcarbonat

BaCO₃ auch Schwerspat genannt; gesteinsbildend, dient auch zum Nachweis von Kohendioxid 

Natriumhydrogencarbonat

zersetzt sich beim Erhitzen gemäß der Gleichung 

2 NaHCO₃ ----> C0₂ + H₂0 + Na₂CO₃