Calcit, Aragonit, Kalkstein?

[Sebi88]

Hallo zusammen,

ich habe persönlich eigentlich recht wenig mit Gesteinen zu tun hoffe aber hier etwas Hilfe zu finden. Ich hatte es vor einiger Zeit mal in einem Chemie Forum versucht, dort konnte mir aber leider keiner Helfen.
Es geht um folgendes: Calcit, Aragonit, Kalkstein, alle bestehen aus Calciumcarbonat. Wie kommt es aber zu den Unterschiedlichen Eigenschaften der verschiedenen Gesteine?
Hintergrund ist folgender: ich versuche für unseren Wintergarten einigen Schöne Kalksteine selber zu machen und zwar habe ich mir aus dem Baumarkt Calciumhydrat gekauft dieses zu einem Brei gerührt und dann abbinden lassen. Unter CO2 Einfluss sollte nun Calciumcarbonat entstehen. Leider zerspringen mir die Steine entweder oder aber sind nicht wirklich fest und zerbröseln wie Kreide (ist ja auch verständlich, zu meiner Schulzeit hatten wir noch "echte" Kreide).
Wie schaffe ich es nun einen festen schön weißen Stein selber herzustellen?
Bin für jede Hilfe dankbar.

LG
Sebi

[Tobi]

Hallo Sebi,

ich kann dir zwar bei deiner Herstellung von Kalkstein nicht helfen (aber jemand hier wird das sicher können, keine Sorge), aber ich möchte dich zunächst auf eine grundsätzliche Unterscheidung hinweisen: Calcit und Aragonit, die hier nennst, sind beides Mineralien mit der Formel CaCO₃, also Stoffe mit genau bestimmbarer chemischer Formel, die Kristalle bilden, jedoch unterschiedlichen Kristallsystemen angehören.

Vielleicht helfen dir zum Thema Calcit/Aragonit folgende Seiten weiter:

http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/Mineralienportrait/Aragonit/Aragonit%20oder%20Calcit%20%3F
http://www.seilnacht.com/Minerale/calcarag.htm

Der von dir im gleichen Atemzug genannte Kalkstein jedoch ist ein Gestein und somit ein Gemisch aus verschiedenen Mineralien, in der Regel mindestens drei Viertel Calcit.

Gruß
Tobi

[Erzgräber]

Hallo Sebi
Ich stimme Tobi voll zu. Bei Calcit und Aragonit handelt es sich jeweils um Calciumcarbonat CaCO₃. Beide Mineralien haben aber einen unterschiedlichen Kristallaufbau (Kristallgitter). Aragonit ist unter normalen Bedingungen ein metastabiles Mineral, d.h. es wandelt sich allmählich durch Umbau der Kristallstruktur in Calcit um.
 
Bei deinem "Calciumhydrat" handelt es sich um Calciumhydroxid Ca(OH)₂ dem sogenanten gelöschtem Kalk (in den Augen stark ätzend). Wenn man Kalkstein CaCO₃ in einem Ofen auf >800°C erhitzt entsteht Brandkalk CaO und CO₂
das sich verflüchtigt. Wird nun Brandkalk mit Wasser in Verbindung gebracht (gelöscht)  entsteht gelöschter Kalk
CaO + 2H₂O ---> Ca(OH)₂. Der gelöschte Kalk kann nun mit CO₂ aus der Luft wieder zu Kalk reagieren Ca(OH)₂ + CO₂ ---> CaCO₃ + 2H₂O. In deinen großen festen Stücken wird die Reaktion zu Kalkstein sehr lange dauern wahrscheinlich Jahre bis zu vollständigen Umsetzung. Da währe es besser ein paar schöne Stücke in einem Kalksteinbruch zu holen.
Brandkalk wird zur Mörtel und Beton Herstellung verwendet. Beim abbinden und über die Wochen danach wachsen im Mörtel und Beton Calcitkristalle und verleihen ihnen ihre Festigkeit.
Zur Kreide, die besteht weist aus sehr reinem Calciumcarbonat oder einer Mischung mit Gips, dem Calciumsulfat.

Glück Auf
der Erzgräber
(Industriemeister Chemie)

[Sebi88]

Hallo ihr 2,

erstmal vielen lieben Dank für Eure Antworten.

@Tobi: vielen Dank für die Links. Ich glaube jetzt habe ich etwas mehr die Unterschiede verstanden.

@der Erzgräber: du schreibst, dass sich Aragonit mit der Zeit in Calcit umwandelt. Von welchem Zeiträumen sprechen wir hier denn? Jahre? Jahrzente?
Den Kalkkreislauf habe ich mit bereits bei Wikipedia durchgelesen. Dort steht auch etwas, dass im innern die Umwandlung in einigen alten Burgen bis heute nicht anbgeschlossen ist. Welche Nachteile hat es denn wenn im inneren weiterhin Calciumhydroxid vorliegt? Ich wollte mir schon ein paar Steine aus dem Steinbruch holen, jedoch sollen die Steine auch in verschiedenen Formen gebracht werden was bei einem Steinmetz für mich quasi unerschwinglich ist.
Du schreibst: "Brandkalk wird zur Mörtel und Beton Herstellung verwendet. Beim abbinden und über die Wochen danach wachsen im Mörtel und Beton Calcitkristalle und verleihen ihnen ihre Festigkeit. "
Passiert der selbe Vorgang beim umwandeln des Calciumhydroxid in Calciumcarbonat nicht auch? Warum wachsen diese Kristalle im Betin und Mörtel aber nicht im inneren meiner "selbstgemachten" Steine?

Danke schonmal und liebe Grüße
Sebi

[Erzgräber]

Hallo Sebi

Eine genaue Zeitangabe zur Umwandlung von Aragonit in Calcit kann ich dir nicht geben, dauert aber sehr lange (Jahrtausende oder noch länger).
Zum Calciumhydroxid, in der Burg hat es keinen Nachteil (steht ja nach eineigen Jahrhunderten immernoch), der Baustoff hat halt seine endgültige Festigkeit noch nicht erreicht. Betonbauten erreichen ihre endgültige Festigkeit und Tragkraft auch erst einige Monate nach dem Bau. Viele chemische Reaktionen brauchen Zeit. Einige laufen explosionsartig ab, blöd wenn man dann daneben steht  , andere brauchen, wenn man ihnen nicht hilft, Jahre oder gar Jahrhunderte.
Bei deinen selbstgemachten Steinen läuft die Reaktion natürlich auch ab und es entsteht Kalk. Erst an der Oberfläche, dann auch im Inneren. Wenn die Stücke sehr dicht und fest sind dauert es aber sehr lange bis genügend Kohlendioxid ins Innere gelangt und sich Kalk bildet.
Versuch es mal mit Gips. Der wird sehr schnell fest und hart. In Schlössern wie Herrenchiemsee besteht der Marmor, auch eine Art Kalkstein, sehr oft aus gefärbtem Gips. Der lässt sich mit einfachsten Mitteln in beinahe jede Form bringen.

Glück Auf
der Erzgräber

[Sebi88]

Hallo,

vielen Dank nochmal für deine Mühe.
Dann werde ich wohl Gips nehmen. Ich wollte ursprünglich den Kalkstein nehmen da er doch etwas härter ist als der Gips (wurde mir gesagt), aber ich denke mal wird auch so gehen
Eine Frage habe ich noch vielleicht kannst du mir da auch einen Tip geben: ich wollte auch einen kleinern "luftigen" Stein machen, ähnlich wie Bimsstein.
Hast du evtl. eine Idee wie ich das am einfachsten hin bekomme? Ich dachte evtl. den Gips mit Mineralwasser ansetzen, oder mit einem Schlauch luftblasen reinpusten?

LG
Sebi

[Brodi69]

Hallo Sebi

In aller Kürze, was du brauchst ist ein Maurer oder Gipser und keine Mineralien oder Gesteinskundler!

Und obschon du dich nicht einmal richtig im Forum angemeldet hast folgendes: Gips ist nicht witterungsbeständig, Kalk und Zement sind Zuschlagstoffe zur Mörtel oder Betonherstellung. Wenn daraus etwas festes werden soll, muss das Mischverhältnis Kies/Sand mit dem Zuschlagstoffen stimmen (Steht üblicherweise auf der Packung und sonst Suche mal unter Beton- oder Mörtelherstellung). Einzig Gips baut das Wasser im Kristallsystem ein, weshalb daraus was festes werden kann. Bei Zement und Kalk bleibt das Wasser, es dient nur als Katalysator, weshalb das Zeug poorig und instabil wird. Wenn Du einen Schaumstein machen willst, dann musst Du mit Zement, Sand und Aluminiumstaub arbeiten, das aber richtig hinzubekommen, wird dir voraussichtlich nicht gelingen. Dann kauf dir doch lieber gleich Gasbetonsteine im Fachmarkt, da ersparst Du dir viel zeit und Ärger.

Also => lass dir von einem kompetenten Baufachmarkt helfen.

Gruß
Christian