Calciumcarbonat kommt in der Natur in drei Modifikationen vor. Der im trigonalen Kristallsystem kristallisierende Calcit ist bei den Bergleuten unter dem Namen „Kalkspat“ bekannt. Der Aragonit hat die gleiche chemische Zusammensetzung wie der Calcit, er kristallisiert aber im orthorhombischen Kristallsystem und besitzt eine höhere Härte und Dichte. Der Vaterit stellt die dritte natürliche Calciumcarbonat-Modifikation dar, dieses Mineral kristallisiert im hexagonalen Kristallsystem. Das im Chemikalienbedarf erhältliche weiße Pulver löst sich in Säuren unter Aufschäumen und Entwicklung von Kohlenstoffdioxid, wobei die entsprechenden Salze gebildet werden:



In Wasser, in dem Kohlenstoffdioxid gelöst ist, wandelt sich Calciumcarbonat mit der Kohlensäure zu wasserlöslichem Calciumhydrogencarbonat um. Dabei entsteht ein Gleichgewicht, das auch als Carbonat-Gleichgewicht bezeichnet wird.


Die entstehenden Calcium-Ionen bewirken die Wasserhärte. Sie bilden mit Seifen schwerlösliche Kalkseifen. In hartem Wasser wird die Waschwirkung von Waschmitteln dadurch erheblich herabgesetzt. Beim Erwärmen oder beim Verdunsten von hartem Wasser kann das Calciumcarbonat wieder zurückgebildet werden. Dieses lagert sich dann in Wasserrohren oder an Heizstäben in Form von Kesselstein ab. Die Entfernung von Kesselstein in Wasserkochern oder Kaffeemaschinen erfolgt mit verdünnten Säuren, beispielsweise mit einer wässrigen Lösung von Citronensäure oder mit verdünnter Essigsäure.  


Feuchtet man Calciumcarbonat mit Salzsäure an, erzeugen die Calcium-Ionen eine rote Flammenfärbung. Beim starken Erhitzen von Calciumcarbonat an der Luft entsteht Calciumoxid (Branntkalk) und Kohlenstoffdioxid:  


Dieser Vorgang des „Kalkbrennens“ gelingt nur, wenn sehr hohe Temperaturen von 900 bis 1200 °C vorhanden sind und reichlich Luft durch den Kalkofen geblasen wird. Branntkalk ist ein wichtiger Baustoff zur Herstellung von Mörtel. Die Kalkverarbeitung ist ein Kreislaufprozess:

Calciumcarbonat wird überwiegend aus natürlichen Vorkommen gewonnen. Meistens erfolgt eine nachträgliche Reinigung und ein Mahlprozess. Der aus Fällungsreaktionen zugängliche Stoff – zum Beispiel bei der Einleitung von Kohlenstoffdioxid in Kalkwasser – wird als synthetisches Calciumcarbonat bezeichnet.

Calciumcarbonat wird in der Bauindustrie häufig benötigt: Branntkalk oder Mörtel sind bedeutende Grundstoffe. Kalksteine werden zum Häuser- und Straßenbau eingesetzt. Calciumcarbonat ist ein universeller Füllstoff in Kunststoffen, Putz, Farben oder Papier. Kreide wie Champagnerkreide dient als Pigment für weiße Anstriche.

Die chemische Industrie benötigt Calciumcarbonat zur Herstellung von Soda, Pottasche, Calciumhydroxid oder Calciumcarbid. Bei der Rauchgasentschwefelung werden schädliche Gase wie Schwefeldioxid mit Hilfe von Kalk zu Gips umgewandelt. Die Stahlindustrie benötigt Kalk als Zuschlag im Hochofen zum Binden der Gangart und bei der Stahlerzeugung.

Man findet Calciumcarbonat auch in vielen Haushaltsprodukten: In Zahncremes ist es zum Beispiel als Schleif- und Poliermittel enthalten. Als Zusatz E 170 in Lebensmitteln eignet es sich als Farbpigment, als Trennmittel oder als Säureregulator. Kalk ist auch in diversen Düngemitteln enthalten, beispielsweise im Kalkdünger oder im Kalkammonsalpeter. Bei der Kalkung oder Kalkdüngung werden die Säuren im Boden neutralisiert. Dies fördert das Wachstum von Pflanzen, die basische Böden bevorzugen.


Weitere Infos und Medien
Infos zu den Carbonaten und zur Kalkverarbeitung
Schülerübung: Herstellen von Kreide
Mineralienportraits Calcit und Aragonit