Ren kalk eller ubrændt kalk er calciumoxid. Dens nemme fremstilling og kemiske egenskaber gør den til et vigtigt industrikemikalie.
Kalk har en lang historie, der går tilbage til de tidligste tider. Den blev først og fremmest brugt som ingrediens i mørtel og som jordgødning.
Kalkfremstilling
Siden de tidligste tider er kalk blevet fremstillet ved at opvarme kalksten til høje temperaturer. Produktionsmetoderne har udviklet sig fra opvarmning af kalksten i åbne ildsteder over brugen af kalkovne af mursten i begyndelsen af det 17. århundrede til nutidens horisontale roterende ovne med en diameter på flere meter og en længde på op til 100 meter. Disse moderne ovne arbejder ved en temperatur på ca. 1100-1200 °C, hvilket muliggør en hurtig omdannelse af kalksten til kalk.
CaCO3(s) kalksten → CaO(s) kalk + CO2(g) kuldioxid
Kalks kemiske egenskaber
Kalk (calciumoxid) er et hvidt fast stof med stærkt basiske egenskaber.
Kalk reagerer let med vand for at producere slukket kalk, som er den kemiske forbindelse calciumhydroxid. Der frigives en betydelig mængde varmeenergi under denne reaktion.
Kalciumhydroxid er tungt opløseligt i vand, hvorved der dannes en alkalisk opløsning, der kaldes kalkvand. Når kuldioxidgas ledes gennem eller over kalkvand, bliver det mælkeagtigt på grund af dannelsen af calciumcarbonat.
|
CaO(s) |
+ |
H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
||
|
Ca(OH)2(s) |
+ |
H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(aq) |
||
|
Ca(OH)2(aq) |
+ |
CO2(g) |
→ |
CaCO3(s) |
+ |
H2O(l) |
| Kalk reagerer med sure gasser som f.eks. svovldioxid. | ||||||
|
CaO(s) |
+ |
SO2(g) |
→ |
CaSO3(s) |
||
Kul og gas-fyrede kraftværker producerer store mængder af gasformigt produkt, hvoraf en del er svovldioxid. Både kalk og læsket kalk anvendes til at reducere disse svovlemissioner.
Læsket kalk reagerer med klorgas for at producere blegemidlet calciumhypochlorit – en almindelig form for klor til “swimmingpools”.
|
2Ca(OH)2(s) |
+ |
2Cl2(g) |
→ |
Ca(ClO)2(s) |
+ |
CaCl2(s) |
+ |
2H2O(l) |
Ved opvarmning med koks, en form for kulstof, dannes calciumoxid til calciumcarbid. Når calciumcarbid blandes med vand, dannes der en gas kaldet acetylen. Dette er brændstoffet i den oxyacetylenbrænder, der anvendes i metalindustrien til at skære og svejse med.
|
2CaO(s) |
+ |
5C(s) |
→ |
2CaC2(s) |
+ |
CO2(g) |
|
CaC2(s) |
+ |
2H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
+ |
C2H2(g) |
Kalkmørtel
Mørtel er en bearbejdelig pasta, der anvendes til at binde byggesten og blokke sammen. Kalkmørtel fremstilles ved at blande kalk, sand og vand. Det er en af de ældste typer mørtel, der går helt tilbage til oldtiden. I dag fremstilles mørtel ved at blande cementpulver, sand og vand.
Hærdningen af kalkmørtel til et hårdt, bindende materiale involverer en reaktion med atmosfærisk kuldioxid for at producere calciumcarbonatkrystaller, der låser sandkornene tæt sammen.
|
Ca(OH)2(s) |
+ |
CO2(g) |
→ |
CaCO3(s) |
Fresco er en maleteknik, der indebærer påføring af pigment på en frisk overflade af kalkmørtel.
Denne teknik blev i vid udstrækning anvendt af renæssancemalere i det 15. og 16. århundrede – nogle af de skabte værker, såsom Michelangelos maleri af loftet i Det Sixtinske Kapel, beundres af en uafbrudt strøm af besøgende i Vatikanet hvert år.
Kalk – en interessant fysisk egenskab
Hvis et stykke kalk på størrelse med en marmor opvarmes til en høj temperatur, udsender det et meget klart hvidt lys. I 1820’erne brugte den britiske hærofficer Thomas Drummond denne egenskab ved kalk til at udvikle et lys, der kunne bruges i fyrtårne og på slagmarken. De blev kaldt Drummond-lys og erstattede med tiden de gaslamper, der blev brugt i musikhaller og teatre. Skuespillere og artister var nu “i rampelyset”, når de var på scenen.
Metaloxider fra sjældne jordarter (cerium- og thoriumoxider) udviser også denne egenskab.