Calcit

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz , Nils Mainusch
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Calcit
Mineralogische Salzbezeichnung	Calcit
Chemische Bezeichnung	Calciumcarbonat
Trivialname	Kalkspat, Reichit, Kanonenspat, Doppelspat, Kreide
Chemische Formel	CaCO3
Hydratformen	CaCO3•H2O CaCO3•6H2O
Kristallsystem	trigonal
Deliqueszenzfeuchte 20°C
Löslichkeit(g/l) bei 20°C	0,014 g/l (25°C)
Dichte (g/cm³)	2,72 g/cm3
Molares Volumen
Molare Masse	100,09 g/mol
Transparenz	durchsichtig bis undurchsichtig
Spaltbarkeit	sehr vollkommen, Spaltwinkel 75°
Kristallhabitus	sehr unterschiedlich, Konkretionen, oolithisch, stalaktitisch, körnig, massig
Zwillingsbildung	sehr häufig Gleitzwillinge (polynynthetische Translationslamellen)
Phasenübergang
Chemisches Verhalten	in kalten, verdünnten Säuren unter heftigem Brausen löslich
Bemerkungen	sehr gut löslich in 2M HCl
Kristalloptik
Brechungsindices	no = 1,658 ne = 1,486
Doppelbrechung	Δ = 0,172
Optische Orientierung	einachsig negativ
Pleochroismus
Dispersion
Verwendete Literatur

Vorkommen von Calcit

In Form natürlicher Minerale tritt Calciumcarbonat als Calcit und Aragonit auf. Außer diesen beiden Modifikationen existiert Vaterit als instabile Modifikation, welche in Körperknochen nachweisbar ist, sich unter normalen Bedingungen allerdings in Aragonit und Calcit umwandelt.

Ein sehr reines Vorkommen von Calciumcarbonat stellt Kalkspat dar. Calciumcarbonat als Bindemittel für Mörtel und in maltechnischer Verwendung kann organischen oder anorganischen Ursprunges sein. Die besondere Eigenschaft von Kalkspat, die starke Doppelbrechung, wurde bereits im 17. Jh entdeckt und von C. Huygens naturwissenschaftlich erklärt.

Angaben zum Schadenspotential und zur Verwitterungsaktivität von Calcit

Lösungsverhalten

Calcit ist in reinem Wasser kaum löslich. Der Temperatureinfluß auf die Löslichkeit ist gering. Enthält Wasser allerdings CO₂, dann erhöht sich die Löslichkeit deutlich.

Tabelle 1: Löslichkeit von Calcit in Abhängigkeit zur Temperatur [Angaben nach H. J. Schwarz 1996 und Stark/Stürmer 1993] [Stark.etal:1996]Titel: Bauschädliche Salze
Autor / Verfasser: Stark, Jochen; Stürmer, Sylvia

18°C	25°C
0,015g/l	0,014 g/l

Das System CaCO₃– H₂O:
Beide bekannte Hydratstufen von Calciumcarbonat existieren nur unter besonderen Verhältnissen und dehydrieren unter Normalbedingungen an der Luft.

Mikroskopie

Laboruntersuchung:
Calcit ist nur geringfügig in reinem Wasser zu lösen, so daß keine Rekristallisation initiiert werden kann.

Brechungsindizes:  n₀ = 1.658,  n_E = 1.486
Doppelbrechung:    Δ  = max. 0,172
Kristallklasse:          trigonal

Polarisationsmikroskopische Untersuchung:

Calcitkristalle, die Kalkmörtel, Verputz oder Malschicht entstammen, sind in der Regel außerordentlich kleinteilig, so daß morphologische Eigenschaften lichtmikroskopisch selten klar erfassbar sind. Vielmehr zeigt sich Calcit in Materialproben als eine Art Matrix feiner, rundlich wirkender Partikel, in welcher nur selten gut ausgebildete, tafelige Rhomboeder vorliegen, welche für Calcit charakteristisch sind.

Entstammen Calcitkristalle einem Probematerial anderer Herkunftsquellen, wie Kalkspat, Kreiden, Muscheln etc., dann können deutlich
größere, äquidimensionale Partikel auftreten. Stark elongierte Teilchen, Latten oder Nadeln sowie Kristallaggregate erscheinen nicht.

Die sehr hohe Doppelbrechung führt selbst bei kleinen Partikeln zu deutlichen Interferenzphänomenen. Auffällig ist zudem der starke Reliefwechsel, besonders deutlich bei der Verwendung eines Immersionsmedium, welches einen Brechungsindex nahe dem des n_O – Wertes von 1,658 besitzt. Da Calcit optisch einachsig ist, zeigt sich unabhängig von der Orientierung und der Betrachtungsrichtung auf einen Einzelpartikel in einer der beiden Normalstellungen stets ein fester Brechungsindexwert, der mit n_D = 1,658 wirksam ist.

Verwechslungsmöglichkeiten:

Calcit ist eindeutig zuzuweisen, wenn die nachstehenden Merkmale erfasst sind:

• Calcit ist in Wasser kaum löslich
• Säureempfindlichkeit
• sehr starke Doppelbrechung
• hohes Relief in den meisten Immersionsmedien
  
• bei der Verwendung eines Einbettmedium mit einem Brechungsindex von 1,662 zeigt sich ein starker Reliefwechsel, wobei ein Kristall in der Normalstellung nahezu verschwindet, in welcher der n_o-Bechungsindex wirksam ist
  
• es ist nur parallele und symmetrische Auslöschung beobachtbar

Tabelle 2: Salzphasen, die calcitähnliche chemische und optische Eigenschaften aufweisen

Salzphase	Unterscheidungsmerkmale zu Calcit
Dolomit MgCa(CO3)2	Beide Indizes über 1.5
Magnesit MgCO3	Beide Indizes über 1.5, no- Index mit 1.7-1.719 deutlich höher als bei Calcit.

Calcit im Bild

Unter dem Rasterelektronenmikroskop

• 

  Calcitkristalle auf einer Musterplatte

Literatur

[Stark.etal:1996]

Stark, Jochen; Stürmer, Sylvia (1996): Bauschädliche Salze, Bauhaus-Univ. Weimar

Weitere Literatur

[Astilleros.etal:2000]	Astilleros, J. M.; Pina, C. M.; Fernandez-Diaz, L.; Putnis, A. (2000): The effect of barium on calcite "{101-4}" surfaces during growth. In: Geochimica et Cosmochimica Acta, 64 (17), 2965-2972, Webadresse
[Foner.etal:1983]	(1983): Simple method for the determination of gypsum, with some observations on the solubilities of gypsum, anhydrite, calcite and dolomite. In: Analyst, 108 (), 615-620
[Lea.etal:2001]	Lea, A. S.; Amonette, J. E.; Baer, D. R.; Liang, Y.; Colton, N. G. (2001): Microscopic effects of carbonate, manganese, and strontium ions on calcite dissolution. In: Geochimica et Cosmochimica Acta, 65 (3), 369-379
[Mastromei.etal:1999]	Mastromei, G.; Biagiotti, L.; Daly, S.; Perito, B.; Tiano, P. (1999): Stone reinforcement by bio-mediated calcite crystal precipitation. In: Ciferri, O.; Tiano, P.; Mastromei, G. (Hrsg.): International Conference on Microbiology and Conservation, 253-256.
[Plummer:1982]	Plummer, L. N. (1982): The solubilities of calcite, aragonite and vaterite in CO2-H2O solutions between 0 and 90°C, and an evaluation of the aqueous model for the system CaCO3-CO2-H2O. In: Geochimica et Cosmochimica et Acta, 46 (6), 1011-1040
[Rothrock:1925]	Rothrock, E. P. (1925): On the force of crystallization of calcite. In: Journal of Geology, 33 (1), 80-83, Webadresse
[Ruiz-Agudo.etal:2009]	Ruiz-Agudo, E.; Putnis, C. V.; Jiménez-López, C.; Rodriguez-Navarro, C. (2009): An atomic force microscopy study of calcite dissolution in saline solutions: The role of magnesium ions. In: Geochimica Et Cosmochimica Acta, 73 (11), 3201--3217, 10.1016/j.gca.2009.03.016
[Ruiz-Agudo.etal:2009a]	Rodriguez-Navarro, C.; Ruiz-Agudo, E.; Luque, A.; Rodriguez-Navarro, A. B. ; Ortega-Huertas, M. (2009): Thermal decomposition of calcite: Mechanisms of formation and textural evolution of CaO nanocrystals. In: American Mineralogist, 94 (4), 578--593, 10.2138/am.2009.3021
[Ruiz-Agudo.etal:2010]	Ruiz-Agudo, E.; Kowacz, M.; Putnis, C. V.; Putnis, A. (2010): The role of background electrolytes on the kinetics and mechanism of calcite dissolution. In: Geochimica Et Cosmochimica Acta, 74 (4), 1256--1267, 10.1016/j.gca.2009.11.004
[Ruiz-Agudo.etal:2011b]	Ruiz-Agudo, E.; Putnis, C. V.; Rodriguez-Navarro, C.; Putnis, A. (2011): Effect of pH on calcite growth at constant a Ca 2 + / a CO 3 2 - ratio and supersaturation. In: Geochimica Et Cosmochimica Acta, 75 (1), 284-296, Webadresse
[Ruiz-Agudo.etal:2011c]	Ruiz-Agudo, E. ; Putnis, C. V.; Wang, L. ; Putnis, A. (2011): Specific effects of background electrolytes on the kinetics of step propagation during calcite growth. In: Geochimica Et Cosmochimica Acta, 75 (13), 3803-3814, Webadresse
[Siegel.etal:1968]	Siegel, Frederic R.; Dort, Wakefield Jr.; Milton, Charles (1968): Thenardite, syngenite, gypsum, and calcite caliche from Southern Victoria Land, Antarctica. In: Geol. Soc. Amer., Spec. Paper. No., 101 (201)
[Skoulikidis.etal:1984a]	Skoulikidis, Theodore N.; Beloyannis, Nicholas (1984): Inversion of marble sulfation - reconversion of gypsum films into calcite on the surfaces of monuments and statues. In: Studies in Conservation, 29 (4), 197-204, Webadresse
[Tiano.etal:1992]	Tiano, P.; Addadi, L.; Weiner, S. (1992): Stone reinforcement by induction of calcite crystals using organic matrix macromolecules. Feasibility study. In: Rodrigues, J. Delgado; Henriques, Fernando; Jeremias, F. Telmo (Hrsg.): Proceedings of the 7th International Congress on Deterioration and Conservation of Stone, Lisbon Portugal, 15-18 June 1992 ,Laboratorio Nacional de Engenharia Civil 1317-1326.
[Tiano.etal:1999]	Tiano, P.; Biagiotti, L.; Mastromei, G. (1999): Bacterial bio-mediated calcite precipitation for monumental stones conservation: methods of evaluation. In: J. Microbiol. Methods, 36 (1), 139-145
[Tiano:1995]	Tiano, P. (1995): Stone reinforcement by calcite crystal precipitation induced by organic matrix macromolecules. In: Studies in Conservation, 40 (3), 171-176
[VergesBelmin:1994]	Verges-Belmin, V. (1994): Pseudomorphism of gypsum after calcite, a new textural feature accounting for the marble sulphation mechanism. In: Atmospheric Environment, 28 (2), 295-304
[Wolf.etal:1992]	Wolf, Manfred; Rohde, Harald (1992): Solubility of calcite in mixed aqueous solutions of NaCl and KCl at 25 degrees C and CO2 partial pressures of about 1 kPa. In: Proceedings of the 7th international symposium on water rock interaction, 7 (), 195

Die Deliqueszenzfeuchte beschreibt die Höhe der relativen Luftfeuchte, oberhalb der z. B. ein Salz Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt und in Lösung geht.