Thermonatrit

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Autoren: Hans-Jürgen Schwarz , Nils Mainusch, NN....

Thermonatrit
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Mineralogische Salzbezeichnung Thermonatrit
Chemische Bezeichnung Natriumcarbonathydrat, Natriummoonohydrat
Trivialname Natriumcarbonat
Chemische Formel Na2CO3 • H2O
Hydratformen

Na2CO3 • 10H2O Natrit;         Na2CO3 • 7H2O Natriumcarbonatheptahydrat; Natriumcarbonat (wasserfrei)

Kristallklasse orthorhombisch
Deliqueszenzfeuchte 20°C -
Dichte (g/cm³) 2,26g/cm3
Molvolumen 55,11cm3/mol
Molgewicht 124,0g/mol
Transparenz durchsichtig bis durchscheinend
Spaltbarkeit undeutlich
Kristallhabitus
Zwillingsbildung
Brechungsindices nx = 1,420; nY = 1,509; nZ = 1,525
Doppelbrechung Δ = 0,105
Optische Orientierung
Pleochroismus -
Dispersion -
Phasenübergang -
Chemisches Verhalten in wässriger Lösung alkalisch,       pH ≈ 12
Bemerkungen -


Abstract[Bearbeiten]


Einleitung[Bearbeiten]


Allgemeines[Bearbeiten]


Vorkommen von Calcit
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Natürliche Vorkommen von Natriumcarbonaten finden sich in festen Salzablagerungen, in Salzseen (sogenannten Natron-Seen wie dem Magadi-See in Ostafrika oder dem Owens Lake in Kalifornien. Weiterhin existieren alkalische Quellen mit variierendem Gehalt an natürlichem Natriumcarbonat. Zur Gewinnung sind unterschiedliche technische Verfahren entwickelt worden, in denen durch Lösungs-, Reinigungs- und Eindampfprozesse reines Natriumcarbonat erzeugt werden kann.



Angaben zu Herkunft und Bildung von Calcit an Baudenkmalen
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Durch den Eintrag von Materialien, die lösliche Natriumverbindungen enthalten, können im mineralischen System eines Baudenkmals Natriumcarbonate als Ausblühsalze entstehen. Einen hohen Gehalt an Natriumionen weisen Zemente auf, in denen nach DIN-Vorgaben bis zu 0,5% lösliche Alkalien enthalten sein dürfen. Rein rechnerisch kann 1 Gramm Na2O ca. 4,6 Gramm Natriumcarbonatdekahydrat bilden. Enthält beispielsweise ein Portlandzement lediglich 0,1% Na2O, so können etwa 0,45 kg Natriumcarbonate pro 100 kg Zement entstehen <bibref>Arnold.etal:1991</bibref>. Eine Fülle von Reinigungsmaterialien und v.a. früher verwendete Restaurierungsprodukte (wie Wasserglas) können Natriumionen in Baudenkmäler eintragen. Als weitere Quellen sind Grundwasser und Oberflächen-wasser anzuführen, die Na+-Ionen enthalten können. Streusalz besteht zu großem Teil aus leicht löslichem Natriumchlorid. In Küstennähe ist NaCl-haltiges Meerwasser als Natriumquelle zu berücksichtigen.

Angaben zum Schadenspotential und zur Verwitterungsaktivität von Calcit[Bearbeiten]

Lösungsverhalten[Bearbeiten]

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

 18°C  25°C
 0,015g/l  0,014 g/l


Tabelle 1 – Löslichkeit von Calcit in Abhängigkeit zur Temperatur [Angaben nach H. J. Schwarz 1996 und Stark/Stürmer 1993] <bibref>Stark.etal:1996</bibref>


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

(vgl.Tabelle Hygroskopizität der Salze und Gleichgewichtsfeuchte)


Hygroskopizität[Bearbeiten]


Kristallisationsdruck[Bearbeiten]


Hydratationsverhalten[Bearbeiten]

Hydratationsdruck[Bearbeiten]


Umwandlungsreaktionen
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Analytischer Nachweis[Bearbeiten]

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


Brechungsindizes:  n0 = 1.658,  nE = 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 eines Probematerials anderen 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 nO – 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 nD = 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 nO-Bechungsindex wirksam ist
  • es ist nur parallele und symmetrische Auslöschung beobachtbar


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.

Röntgendiffraktometrie[Bearbeiten]

Raman-Stektroskopie[Bearbeiten]

DTA/TG[Bearbeiten]

IR-Spektroskopie[Bearbeiten]

Umgang mit Calcitschäden[Bearbeiten]

Salze und Salzschäden im Bild[Bearbeiten]

Am Objekt[Bearbeiten]

Unter dem Polarisationsmikrokop[Bearbeiten]



Unter dem Rasterelektronenmikroskop[Bearbeiten]

Weblinks
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http://webmineral.com/data/Calcite.shtml

http://www.mindat.org/min-859.html

http://www.mineralienatlas.de/lexikon/index.php/MineralData?mineral=Calcit

Literatur[Bearbeiten]


<bibreferences/>