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Kalklöschen

Wasser-Thermolsye - Kalklöschen -

Versuch

Kalklöschen und seine Umkehrung[1]

Durchführung:

Ein Reagenzglas wird mit etwas Calciumhydroxid Ca(OH)2 gefüllt und dann über der rauschenden Brennerflamme stark erhitzt, bis es rot aufglüht.

Nach dem vollständigen Abkühlen wird das Reaktionsprodukt in einer Porzellanschale mit wenig Wasser verrührt. Dabei sollte ein dicker Brei entstehen, keine flüssige Sauce! Mit einem Thermometer wird dabei ständig die Temperatur geprüft.

Beobachtungen:

Bei dem ersten Teilversuch kann man außer dem Glühen des Calciumhydroxids nicht viel beobachten, was von Interesse wäre. Wenn man Glück hat, sieht man am oberen Rand des Reagenzglases einen matten Beschlag, mit viel Glück sogar kleine Wassertröpfchen. Bei dem zweiten Teilversuch stellt man eine starke Temperaturerhöhung fest, manchmal kann man sogar ein leises Zischen hören, wenn das Wasser mit dem gebrannten Kalk in Berührung kommt.

Erklärungen:

Der erste Teilversuch ist eine stark exotherme Reaktion, bei der aus dem Calciumhydroxid das Reaktionsprodukt Calciumoxid entsteht. Dabei wird Wasser "ausgetrieben":

$Ca(OH)_{2(s)} \to CaO_{(s)}+ H_{2}O_{(l)} $

Beim zweiten Teilversuch verbindet sich das Calciumoxid (der gebrannte Kalk) mit Wasser zu Calciumhydroxid:

$CaO_{(s)}+ H_{2}O_{(l)} \to Ca(OH)_{2(s)}$

Es handelt sich also um die Umkehrreaktion zur ersten Teilreaktion.

Wir haben es hier also mit einem weiteren Beispiel für eine umkehrbare Reaktion zu tun.

Technische Bedeutung[2,3]

Calciumoxid oder gebrannter Kalk ist ein wichtiger Baustoff. In der Technik wird gebrannter Kalk allerdings nicht durch Erhitzen von Calciumhydroxid hergestellt, sondern durch das Erhitzen von Calciumcarbonat CaCO3, das in der Natur als Kalkstein oder Marmor vorkommt:

$CaCO_{3(s)} \rightleftharpoons CaO{(s)} + CO_{2(g)}$

Diese Reaktion läuft bei etwa 1000 ºC ab. Sie ist stark endotherm und erfordert eine Reaktionsenthalpie von ca. 179 kJ/mol. Würde die Reaktion in einem geschlossen Ofen ablaufen, aus dem das Kohlendioxid nicht entweichen kann, so würde sich ein chemisches Gleichgewicht einstellen, bei dem nur ein Teil des Calciumcarbonats "verbrannt" ist. Kalkbrennöfen, wie sie in der Industrie eingesetzt werden, sind daher offene Systeme, wo das CO2 entweichen kann. Das Gleichgewicht stellt sich daher nie ein, und das Calciumcarbonat wird vollständig in Calciumoxid bzw. gebrannten Kalk überführt[1].

Aus dem gebrannten Kalk wird dann durch Wasserzugabe gelöschter Kalk hergestellt, das wir in der Chemie als Calciumhydroxid kennen. Hierbei handelt es sich um die gleiche Reaktion wie beim zweiten Teilversuch. Diese Reaktion ist exotherm, pro Mol werden 64 kJ an Reaktionsenthalpie freigesetzt.

Mit dem Löschkalk, wie er auch genannt wird, kann man direkt noch nichts anfangen. Wenn man ihn allerdings mit Sand oder Kies vermischt, erhält man einen begehrten Baustoff, nämlich Mörtel. Frischer Mörtel ist breiartig und kann leicht mit einer Kelle oder einem anderen Werkzeug verschmiert werden. Kommt er dann mit Luft in Kontakt, entsteht durch Aufnahme von Kohlendioxid (aus der Luft) wieder Calciumcarbonat:

$Ca(OH)_{2(s)} + CO_{2(g)} \to CaCO_{3(s)} + H_{2}O_{(g)}$

Dieser Prozess wird dann als "Abbinden" bezeichnet. Das entstandene Calciumcarbonat ist "steinhart" und hält Steine oder andere Baumaterialien sehr gut zusammen[3].

Quellen:

  1. Chemie heute, Sekundarbereich II, Hannover 1998
  2. Römpp Chemie-Lexikon, 9. Auflage 1992
  3. "Kalkbrennen" auf www.lernhelfer.de

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