Pure kalk, of ongebluste kalk, is calciumoxide. Door zijn gemakkelijke productie en chemische eigenschappen is het een belangrijke industriële chemische stof.
Kalk heeft een lange geschiedenis die teruggaat tot de vroegste tijden. Het werd vooral gebruikt als ingrediënt in mortel en als meststof voor de bodem.
Kalkproductie
Kalk wordt al sinds de vroegste tijden gemaakt door kalksteen tot hoge temperaturen te verhitten. De productiemethoden zijn geëvolueerd van het verhitten van kalksteen in open vuren, via het gebruik van kalkovens van baksteen aan het begin van de 17e eeuw, tot de huidige horizontale roterende ovens met een diameter van enkele meters en een lengte tot 100 meter. Deze moderne ovens werken bij een temperatuur van ongeveer 1100-1200°C, waardoor een snelle omzetting van kalksteen in kalk mogelijk wordt.
CaCO3(s) kalksteen → CaO(s) kalk + CO2(g) kooldioxide
De chemische eigenschappen van kalk
Kalk (calciumoxide) is een witte vaste stof met sterk basische eigenschappen.
Kalk reageert gemakkelijk met water om gebluste kalk te produceren, wat de chemische verbinding calciumhydroxide is. Bij deze reactie komt een aanzienlijke hoeveelheid warmte-energie vrij.
Kalkhydroxide is slecht oplosbaar in water, waarbij een alkalische oplossing ontstaat die bekend staat als kalkwater. Wanneer kooldioxidegas door of over kalkwater wordt geleid, wordt het melkachtig door de vorming van calciumcarbonaat.
|
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 reageert met zure gassen zoals zwaveldioxide. | ||||||
|
CaO(s) |
+ |
SO2(g) |
→ |
CaSO3(s) |
||
Kolen- en gasgestookte centrales produceren grote hoeveelheden gasvormig product, waarvan een deel zwaveldioxide is. Kalk en gebluste kalk worden beide gebruikt om deze zwavelemissies te verminderen.
Gebluste kalk reageert met chloorgas tot het bleekmiddel calciumhypochloriet – een gebruikelijke vorm van “zwembad”-chloor.
|
2Ca(OH)2(s) |
+ |
2Cl2(g) |
→ |
Ca(ClO)2(s) |
+ |
CaCl2(s) |
+ |
2H2O(l) |
Wanneer verhit met cokes, een vorm van koolstof, verbindt calciumoxide zich tot calciumcarbide. Wanneer calciumcarbide met water wordt gemengd, ontstaat een gas dat acetyleen wordt genoemd. Dit is de brandstof van de oxy-acetyleen gasbrander die in de metaalindustrie wordt gebruikt om te snijden en te lassen.
|
2CaO(s) |
+ |
5C(s) |
→ |
2CaC2(s) |
+ |
CO2(g) |
|
CaC2(s) |
+ |
2H2O(l) |
→ |
Ca(OH)2(s) |
+ |
C2H2(g) |
Kalkmortel
Kalkmortel is een verwerkbare pasta die wordt gebruikt om bouwstenen en blokken aan elkaar te binden. Kalkmortel wordt gemaakt door kalk, zand en water te mengen. Het is een van de oudste soorten mortel uit de oudheid. Tegenwoordig wordt mortel gemaakt door cementpoeder, zand en water te mengen.
Het verharden van kalkmortel tot een hard, bindend materiaal gebeurt door reactie met atmosferisch kooldioxide, waarbij calciumcarbonaatkristallen ontstaan die de zandkorrels stevig bijeenhouden.
|
Ca(OH)2(s) |
+ |
CO2(g) |
→ |
CaCO3(s) |
Fresco is een schildertechniek waarbij pigment wordt aangebracht op een vers oppervlak van kalkmortel.
Deze techniek werd uitgebreid gebruikt door schilders uit de Renaissance in de 15e en 16e eeuw – sommige van de gemaakte werken, zoals Michelangelo’s schilderij van het plafond van de Sixtijnse Kapel, worden elk jaar door een onophoudelijke stroom bezoekers aan het Vaticaan bewonderd.
Kalk – een interessante fysische eigenschap
Als een stuk kalk ter grootte van een knikker tot een hoge temperatuur wordt verhit, zendt het een zeer helder wit licht uit. In de jaren 1820 gebruikte de Britse legerofficier Thomas Drummond deze eigenschap van kalk om een lamp te ontwikkelen die in vuurtorens en op het slagveld gebruikt kon worden. De zogenaamde Drummondlampen vervingen uiteindelijk de gaslampen die in muziekzalen en theaters werden gebruikt. Artiesten en acteurs stonden nu ‘in de schijnwerpers’ wanneer ze op het toneel stonden.
Zeldzame aardmetaaloxiden (cerium- en thoriumoxiden) vertonen deze eigenschap ook.