„Calciumoxid“ – Versionsunterschied

Kristallstruktur
__ Ca2+     __ O2−
Kristallsystem	kubisch
Raumgruppe	Fm3m (Nr. 225)Vorlage:Raumgruppe/225
Koordinationszahlen	Ca[6], O[6]
Allgemeines
Name	Calciumoxid
Andere Namen	gebrannter Kalk Branntkalk ungelöschter Kalk Ätzkalk Freikalk Kalkerde Calciumoxyd Kalk
Verhältnisformel	CaO
Kurzbeschreibung	weißes, geruchloses Pulver[1]
Externe Identifikatoren/Datenbanken
CAS-Nummer 1305-78-8 EG-Nummer 215-138-9 ECHA-InfoCard 100.013.763 PubChem 14778 DrugBank DB15648 Wikidata Q185006
Eigenschaften
Molare Masse	56,08 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	3,37 g·cm−3 (20 °C)[1]
Schmelzpunkt	2580 °C[1]
Siedepunkt	2850 °C (100 hPa)[1]
Löslichkeit	schwer in Wasser (1,65 g·l−1 bei 20 °C, heftige Reaktion)[2]
Brechungsindex	1,8396[3]
Sicherheitshinweise
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung[1] Gefahr H- und P-Sätze H: 315​‐​318​‐​335 P: 261​‐​280​‐​305+351+338[1]
MAK	Schweiz: 2 mg·m−3 (gemessen als einatembarer Staub)[4]
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen (0 °C, 1000 hPa). Brechungsindex: Na-D-Linie, 20 °C

Calciumoxid, auch gebrannter Kalk, Branntkalk, ungelöschter Kalk, Kalkerde, Ätzkalk oder Freikalk, chemische Formel CaO, ist eine weiße kristalline Substanz, die mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung reagiert. Bei dieser Reaktion wird Calciumhydroxid (Löschkalk) nach der Reaktionsgleichung

${\displaystyle {\ce {CaO + H2O -> Ca(OH)2}}}$

gebildet. Gebrannter Kalk wird in Weichbrannt-, Mittelbrannt- und Hartbranntkalk unterschieden.

In größerer Menge wird Calciumoxid durch Kalkbrennen hergestellt. Ab einer Temperatur von etwa 800 °C wird Calciumcarbonat (in aller Regel Calcit in Form von Kalkstein) entsäuert, das heißt Kohlendioxid wird ausgetrieben und es entsteht Calciumoxid.

${\displaystyle {\ce {CaCO3 -> CaO + CO2}}}$

Man unterscheidet die Branntkalke u. a. nach ihrer Reaktionsgeschwindigkeit des Kalkes mit Wasser (den Löschprozess zu Löschkalk):

< 2 min Reaktionsdauer: Weichbranntkalk

2–6 min Reaktionsdauer: Mittelbranntkalk

> 6 min Reaktionsdauer: Hartbranntkalk

Es existieren allerdings keine präziseren Definitionen.

Die Unterschiede in der Reaktionsgeschwindigkeit sind eine Folge der Kristallitgröße des CaO, Porenvolumen und spezifischer Oberfläche, die durch Brenntemperatur und auch -dauer beeinflusst werden.

Weichgebrannter Kalk entsteht bei Temperaturen von 900 bis 1000 °C, hartgebrannter Kalk bei bis zu 1400 °C, wobei auch die Zeitdauer der Temperatureinwirkung und vor allem die petrographische Ausbildung des Kalksteins eine Rolle spielen.

Calciumoxid erhält man auch durch thermisches Zersetzen von Calciumhydroxid, welches bei 550 °C unter Atmosphärendruck in Calciumoxid und Wasser zerfällt. Das unter diesen Bedingungen entstandene Calciumoxid ist wenig kristallin, also gut reaktionsfähig.

Weiter bildet sich Calciumoxid (neben Calciumnitrid) bei der Verbrennung von Calcium an der Luft. Da elementares Calcium teuer ist, eignet sich diese Reaktion nur im kleinen Maßstab im Rahmen von Laborversuchen.

Gebrannter (ungelöschter) Kalk ist stark ätzend, Kontakt mit den Augen kann zur Erblindung führen.

Gebrannter und anschließend (mit Wasser) gelöschter Kalk wird in der Bauindustrie als Beimischung zu Mörtel und Putzen verwendet, sowie zur industriellen Fertigung von Kalksandsteinen.^[5] Außerdem ist er ein untergeordneter Bestandteil von Zementklinker. In der Chemie nutzt man die Substanz außerdem als Trocknungsmittel und zur Absorption von Kohlenstoffdioxid. Weitere Einsatzbereiche von Branntkalk sind z. B. Düngekalk, die Produktion von Calciumcarbid sowie seine Nutzung zur Herstellung von Kalkmörtel, Kalkputz und Kalkfarbe und zur Nutzung als Neutralisationsmittel.

Einer der wesentlichen Einsatzbereiche ist die Entschwefelung von Roheisen, bei dem der Schwefel [S] als Begleiter [FeS] vorkommt und auf dem Weg zum Stahl (Konverter) herausgelöst werden muss. Dabei wird Kalk (CaO) entweder in das Roheisen eingeblasen oder mit einem Rührer eingemischt. Der Kalk verbindet sich mit dem Schwefel zu Calciumsulfid [CaS], steigt zur Oberfläche auf und setzt sich dort als Schlacke ab. Diese wird nach dem Entschwefeln mit einer Abkratzmaschine entfernt.

Der gelöschte Kalk wird unter anderem als Alternative zum Kalkstein in der Rauchgasentschwefelung eingesetzt. Die Einsatzmenge ist hierbei ca. 1,8-fach geringer als die von Kalkstein. Der dabei aus Branntkalk gewonnene Gips (Calciumsulfat) hat einen Weißgrad von 80 % und kann kommerziell weiterverwendet werden. Durch seine hohe Reaktivität werden geringere Verbrauchsmengen benötigt. Nachteil ist sein deutlich höherer Preis gegenüber Kalkstein.

Durch Reaktion mit Chlor kann aus Calciumhydroxid Chlorkalk hergestellt werden.

Calciumoxid wird Lebensmitteln als Säureregulator zugesetzt. Es dient dabei in erster Linie als sogenannter technischer Hilfsstoff, der im fertigen Lebensmittel nicht mehr vorhanden ist. Es ist in der EU als Lebensmittelzusatzstoff unter der Bezeichnung E 529 ohne Höchstmengenbeschränkung, aber mit der Maßgabe, nur die technisch wirklich benötigte Menge zu verwenden (quantum satis) für Lebensmittel allgemein zugelassen.

Früher wurde Calciumoxid zur Kaustifizierung von Soda und Pottasche eingesetzt, was für die Seifenherstellung von großer Bedeutung war. Man verwendete Calciumoxid auch als Ätzkalkladung von Geschützen und Blendtöpfen, die mit Katapulten geworfen wurden.

Ätzkalk kann dank seiner geruchsbindenden Wirkung auch bei offenen Feldtoiletten (Plumpsklo) verwendet werden.

Ungelöschter Kalk wird gelegentlich anstelle des gelöschten Kalks zur Desinfektion von Ställen (das „Kalken“ der Ställe) eingesetzt. Es sollte jedoch nicht mit Stroh oder ähnlichem leichtentzündlichen Material in Kontakt kommen, da die Temperatur von rund 180 °C, die bei der Reaktion mit Feuchtigkeit entsteht, in seltenen Fällen zur Entzündung ausreichen kann.^[6]

Nach Augenzeugenberichten verursachte der im Bereich des Durchgangsghettos Izbica statt Chlorkalklösung oder Carbollösung^[7] verwendete Ätzkal auf dem Boden von Zugwaggons, welche Opfer des Holocaust zu den Vernichtungslagern transportierten, beim Kontakt mit der feuchten menschlichen Haut gefährliche Verätzungen bei den Gefangenen.^[8]

• www.nassloeschkurve.de Informationsportal zur Reaktivität von Calciumoxid mit detaillierten wissenschaftlichen Erläuterungen

1. ↑ ^{a b c d e f} Eintrag zu Calciumoxid in der GESTIS-Stoffdatenbank des IFA (JavaScript erforderlich)Fehler bei Vorlage * Parametername unbekannt (Vorlage:GESTIS): "Datum".
2. ↑ Datenblatt Calciumoxid bei MerckFehler bei Vorlage * Parametername unbekannt (Vorlage:Merck): "Datum"
3. ↑ David R. Lide (Hrsg.): CRC Handbook of Chemistry and Physics. 90. Auflage. (Internet-Version: 2010), CRC Press / Taylor and Francis, Boca Raton FL, Index of Refraction of Inorganic Crystals, S. 10-245.
4. ↑ Schweizerische Unfallversicherungsanstalt (Suva): Grenzwerte – Aktuelle MAK- und BAT-WerteFehler bei Vorlage * Parametername unbekannt (Vorlage:SUVA-MAK): "Jahr; Abrufdatum"
5. ↑ Universität Regensburg: Chemie des (Haus-)Baus (Memento des Originals vom 27. April 2015 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.uni-regensburg.de
6. ↑ ORF: Ungelöschter Kalk als Brandrisiko
7. ↑ Theodor Husemann: Handbuch der gesamten Arzneimittellehre. 2 Bände, Berlin 1873–1875; 2. Auflage. Springer, Berlin 1883, Band 1, S. 251.
8. ↑ Madeleine Janssen: Polnischer Geheimagent Karski: „Als würde ich mich durch eine Masse aus Tod und Verwesung kämpfen“. In: Spiegel Online. 16. Mai 2018 (online [abgerufen am 17. Mai 2018]).