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Calciumoxid
Aus Kefk.
| Strukturformel | |||
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| Allgemeines | |||
| Name | Calciumoxid | ||
| Andere Namen | Calciumoxid, gebrannter Kalk, Branntkalk, ungelöschter Kalk, Ätzkalk | ||
| Summenformel | CaO | ||
| CAS-Nummer | 1305-78-8 | ||
| Kurzbeschreibung | weißes Pulver | ||
| Eigenschaften | |||
| Molmasse | 56,08 g·mol−1 | ||
| Aggregatzustand | fest | ||
| Dichte | 3,37 g·cm−3 | ||
| Schmelzpunkt | 2572 °C | ||
| Siedepunkt | ? °C | ||
| Dampfdruck | ? Pa (? °C) | ||
| Löslichkeit | kaum in Wasser, 1650 mg·l−1 (bei 20 °C) | ||
| Sicherheitshinweise | |||
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| R- und S-Sätze | R: 41 S: 22-24-26-39 | ||
| MAK | Feinstaub 6 mg·m–3, Gesamtstaub 15 mg·m–3 | ||
Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.
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Calciumoxid (auch gebrannter Kalk, Branntkalk, ungelöschter Kalk oder Ätzkalk) ist ein weißes Pulver, das mit Wasser unter starker Wärmeentwicklung reagiert. Durch die Reaktion wird Calciumhydroxid (gelöschter Kalk) gebildet:
Gebrannter Kalk wird in Weichbrannt und Hartbrannt unterschieden.
Herstellung
- Hauptartikel: Technischer Kalkkreislauf
Im Industriemaßstab wird Calciumoxid durch Kalkbrennen hergestellt. Ab einer Temperatur von etwa 800 °C wird Kalkstein (Calciumcarbonat) entsäuert, das heißt Kohlendioxid wird ausgetrieben und es entsteht Calciumoxid.
Weichgebrannter Kalk entsteht bei Temperaturen von 900–1000 °C, hartgebrannter Kalk bei bis zu 1400 °C. Letzterer enthält weniger Poren sowie eine geringere spezifische Oberfläche. Darüberhinaus reagiert er langsamer mit Wasser.
Wenn kleinere Mengen (Labormaßstab) ausreichen, kann man es durch Oxidieren von Calcium gewinnen.
Reaktionsfähiges Calciumoxid erhält man durch thermisches Zersetzen von Calciumhydroxid, welches bei 550°C unter Atmosphärendruck in Calciumoxid und Wasser zerfällt. Das unter diesen Bedingungen entstandene Calciumoxid ist schlecht kristallin, also gut reaktionsfähig.
Gebrannter (ungelöschter) Kalk und gelöschter Kalk (Calciumhydroxid) sind stark ätzend (pH-Wert 12–13), Kontakt mit den Augen kann zur Erblindung führen!
Verwendung
Branntkalk wird in der Bauindustrie als Beimischung zu Mörtel verwendet. In der Chemie nutzt man die Substanz außerdem als Trocknungsmittel. Weitere Einsatzbereiche von Branntkalk ist z. B. Düngekalk, die Produktion von Calciumcarbid sowie zur Herstellung von Kalkmörtel, Kalkputz und Kalkfarbe und zur Nutzung als Neutralisationsmittel.
Einer der wesentlichen Einsatzbereiche ist die Entschwefelung von Roheisen, wo der Schwefel [S] als Begleiter [FeS] vorkommt und auf dem Weg zum Stahl (Konverter) heraus gelöst 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] und steigt zur Oberfläche auf und setzt sich dort als Schlacke ab. Die wird nach dem Entschwefeln mit einer Abkratzmaschine entfernt.
Eine wichtige Anwendung findet Calciumoxid als Vorstufe bei der Herstellung von Calciumhydroxid durch Zugabe von Wasser (gelöschter Kalk oder Löschkalk).
Der gelöschte Kalk wird unter anderem als Alternative zum Kalkstein in der Rauchgasentschwefelung eingesetzt. Die Einsatzmenge ist hierbei ca. 1,8-fach geringer als für Kalkstein. Der dabei aus Branntkalk gewonnene Gips (Calciumsulfat) hat einen Weißgrad von 80 % und kann kommerziell weiterverwendet werden. Durch seine hohe Reaktivität werden geringere Verbrauchmengen benötigt. Nachteil ist sein deutlich höherer Preis gegenüber Kalkstein.
Durch weitere Reaktionen kann aus Calciumhydroxid Chlorkalk hergestellt werden.
Es wird Lebensmitteln als Säureregulator zugesetzt. Es wird in erster Linie als sogenannter technischer Hilfsstoff eingesetzt, der im fertigen Lebensmittel nicht mehr vorhanden ist. Es ist in der EU als Lebensmittelzusatzstoff der Bezeichnung E 529 ohne Höchstmengenbeschränkung (quantum satis) für Lebensmittel allgemein zugelassen.
