imported>Andel: + Estrichgips, α- und β-Anhydrit III

2026-04-17T08:29:30Z

+ Estrichgips, α- und β-Anhydrit III

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{{Infobox Chemikalie
| Strukturformel = [[Datei:Ca2+.svg|50px|Calcium-Ion]][[Datei:Sulfat-Ion.svg|100px|Sulfat-Ion]]
| Andere Namen = * Anhydrit
* {{E-Nummer|516|Abruf=2020-06-27}}
* Gips (Dihydrat)
* [[Colour Index|C. I.]] Pigment White 25 (Gips)
* {{INCI|Name=CALCIUM SULFATE|ID=32349|Abruf=2020-12-28}}
| Summenformel = CaSO4
| CAS = * {{CASRN|7778-18-9}} (wasserfrei)
* {{CASRN|10034-76-1|Q27115003}} (Hemihydrat)
* {{CASRN|10101-41-4|Q30135771}} (Dihydrat)
* {{CASRN|13397-24-5|Q82658}} (mineralisches Gips)
| EG-Nummer =
| ECHA-ID =
| PubChem = 24497 
| ChemSpider =
| DrugBank = DB15533
| Beschreibung = weißer geruchloser Feststoff<ref name="GESTIS" />
| Molare Masse = * 136,11 g·[[mol]]−1 (wasserfrei)
* 145,15 g·[[mol]]−1 (Hemihydrat)
* 172,17 g·[[mol]]−1 (Dihydrat)
| Aggregat = fest
| Dichte = * 2,96 g·cm−3 (Anhydrit)<ref name="GESTIS">{{GESTIS|ZVG=1170|Name=Calciumsulfat|Abruf=2019-12-22}}</ref>
* 2,31 g·cm−3 (Dihydrat)
| Schmelzpunkt = Der Stoff zersetzt sich beim Erhitzen (Zersetzungstemperatur bei 1450 °C)<ref name="GESTIS" />
| Siedepunkt = 
| Dampfdruck = 
| Löslichkeit = Schwer löslich in Wasser (ca. 2,4 g·l−1 bei 20 °C)<ref name="GESTIS" />
| Quelle GHS-Kz = <ref name="GESTIS" />
| GHS-Piktogramme = {{GHS-Piktogramme|-}}
| GHS-Signalwort =
| H = {{H-Sätze|-}}
| EUH = {{EUH-Sätze|-}}
| P = {{P-Sätze|-}}
| Quelle P = <ref name="GESTIS" />
| MAK = * [[Deutsche Forschungsgemeinschaft|DFG]]: 1,5 mg·m−3<ref name="GESTIS" />
* Schweiz: 3 mg·m−3 (gemessen als [[alveolengängiger Staub]])<ref>{{SUVA-MAK |CAS-Nummer=7778-18-9 |Name=Calciumsulfat |Abruf=2015-11-02}}</ref>
}}

'''Calciumsulfat''' ist eine [[chemische Verbindung]] aus der Gruppe der [[Calcium]]verbindungen und [[Sulfate]], dessen [[Hydrate|Dihydrat]] als [[Gips]] bekannt ist.

== Vorkommen ==
[[Datei:Anhydrite-261625.jpg|links|mini|[[Anhydrit]]]]
[[Datei:Gips 01.jpg|links|mini|[[Gips]]]]
Calciumsulfat kommt natürlich in Form der [[Mineral]]e [[Anhydrit]] CaSO4, [[Gips]] Ca[SO4]·2H2O (Dihydrat) und [[Bassanit]] Ca[SO4]·½H2O (Hemihydrat) in [[Evaporit]]en vor.

== Calciumsulfat-Modifikationen ==
* α-Halbhydrat (CaSO4 • ½ H2O) entsteht in einem geschlossenen Gefäß ([[Autoklav]]) unter Nassdampfatmosphäre beziehungsweise drucklos in Säuren und wässrigen Salzlösungen. Es ist Ausgangsstoff für härtere Gipse (Typ III, IV und V) und benötigt weniger Wasser, aber mehr Zeit zum [[Bindemittel|Abbinden]].
* β-Halbhydrat (CaSO4 • ½ H2O) entsteht beim Brennen in einem offenen Gefäß unter normaler Atmosphäre. Beim Vermischen mit Wasser erfolgt innerhalb von Minuten eine [[Hydratation]] zum Dihydrat. Es ist Ausgangsstoff für die weicheren Gipse.

Im Fall von α- und β-Halbhydrat handelt es sich nicht um unterschiedliche Modifikationen, sondern um unterschiedliche Kristallinitätszustände der Halbhydratstruktur.

* α-Anhydrit III (CaSO4 • x H2O; 0<x<0,5) entsteht bei Temperaturen von 110 °C bis 220 °C im Autoklav aus dem α-Halbhydrat.<ref name="auras"/>

* β-Anhydrit III (CaSO4 • x H2O; 0<x<0,5) entsteht bei Temperaturen bis 300 °C aus dem β-Halbhydrat.<ref name="auras"/> Bei Vorhandensein von Wasser, auch Luftfeuchtigkeit, bildet sich sehr schnell Halbhydrat.

* Anhydrit IIs (CaSO4) entsteht bei Temperaturen zwischen etwa 300 bis 500 °C, das s steht für „schwerlöslich“. Beim Vermischen mit Wasser erfolgt die Hydratation innerhalb von Stunden und Tagen.

* Anhydrit IIu (CaSO4) bildet sich bei Temperaturen von 500 bis 700 °C aus dem Anhydrit IIs, das u steht dabei für „unlöslich“.

* Anhydrit IIE (CaSO4) bildet sich bei Temperaturen über 700 °C aus dem Anhydrit IIu, das E steht dabei für „Estrichgips“.<ref name="auras">{{Literatur |Autor= Michael Auras |Titel= Der Werkstoff Gips |Hrsg= Jürgen Pursche |Sammelwerk= ICOMOS - Hefte des Deutschen Nationalkomitees |Band= 50 |Auflage= 1 |Verlag= Hendrik Bäßler Verlag |Ort= Berlin |Datum= 2010 |ISBN= 978-3-930388-12-7 |Seiten= 78-84 |DOI= 10.11588/ih.2010.0.20443 }}</ref><ref name="römpp5">{{Literatur | Autor=Hermann Römpp | Titel=Chemie Lexikon | Auflage=5. | Verlag=Franckh'sche Verlagsbuchhandlung, W. Keller & Co. | Ort=Stuttgart | Jahr=1962}}</ref>

* Anhydrit I (CaSO4) ist die Hochtemperaturmodifikation des CaSO4, sie bildet sich bei 1180 °C.

== Gewinnung und Darstellung ==
Es fällt als Dihydrat bei vielen Abwasserreinigungsverfahren, wenn es um die Neutralisation von sulfathaltigen Prozessabwässern oder schwefelsauren Beizen geht, und in großen Mengen auch bei der [[Rauchgasentschwefelung]] zusammen mit [[Calciumsulfit]] an.<ref>[[Heinz Max Hiersig|Heinz M. Hiersig]]: ''Lexikon Produktionstechnik, Verfahrenstechnik.'' S. 805, ISBN 978-3-18-401373-8</ref>

Weil Calciumsulfat bei vielen chemischen Prozessen (in der Regel in Form von Gips) als Sekundärprodukt entsteht, beispielsweise bei der [[Citronensäure]]herstellung, erübrigt sich eine gezielte industrielle Herstellung im größeren Stil. Der bei der Herstellung von [[Phosphorsäure]] entstehende sogenannte [[Phosphorgips]] ist – je nach Herkunft der ursprünglich verwendeten Phosphatminerale – gegebenenfalls u. a. mit [[Uran]] sowie anderen Schwermetallen verunreinigt und ein [[Problemabfall]]. Der klassische Prozess ist die Fällung aus schwefelsaurem Wasser mit [[Kalkmilch]] oder [[Kalkstein]]:
:<math>\mathrm{H_2SO_4 + CaCO_3 \longrightarrow CaSO_4 + H_2O + CO_2 }</math>
In der Lebensmittelindustrie entsteht Calciumsulfat als Nebenprodukt bei der Herstellung von [[Weinsäure]].

== Eigenschaften ==
Calciumsulfat ist ein weißer geruchloser Feststoff, der schwer löslich in Wasser ist und sich ab einer Temperatur von etwa 1450 °C zersetzt,<ref name="GESTIS" /><ref name="CRC97">{{CRC Handbook |Auflage=97 |Kapitel=4 |Startseite=54}}</ref> wobei [[Calciumoxid]] und [[Schwefeltrioxid]] entstehen.<ref>{{Holleman-Wiberg|Auflage=80.|Startseite=628}}</ref> Die Kristallwasserabspaltung des Dihydrats erfolgt bei 125–130 °C, die des Halbhydrats bei Temperaturen größer als 163 °C.<ref name="GESTIS" /> Calciumsulfat ist in mineralhaltigem Quell-, Trink- und Leitungswasser gelöst und bildet zusammen mit [[Calciumchlorid]] und den entsprechenden Salzen des [[Magnesium]]s die permanente (bleibende) [[Wasserhärte]]. Es kristallisiert aus wässriger Lösung bei Raumtemperatur als Dihydrat (Gips) aus. Dieses kristallisiert monoklin in der {{Raumgruppe|A2/a|lang}} mit den [[Gitterparameter]]n ''a'' = 6,52 [[Ångström (Einheit)|Å]]; ''b'' = 15,18 Å; ''c'' = 6,29 Å und β = 127,4° sowie 4 [[Formeleinheit]]en pro [[Elementarzelle]].<ref name="StrunzNickel">{{Literatur |Autor=[[Karl Hugo Strunz|Hugo Strunz]], Ernest H. Nickel |Titel=Strunz Mineralogical Tables |Auflage=9 |Verlag=E. Schweizerbart’sche Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller) |Ort=Stuttgart |Datum=2001 |ISBN=3-510-65188-X |Seiten=393}}</ref> Das Halbhydrat Bassanit kristallisiert monoklin in der Raumgruppe {{Raumgruppe|I2|kurz}} mit den Gitterparametern ''a'' = 12,04; ''b'' = 6,93; ''c'' = 12,67 und β = 90,27°<ref>[http://rruff.geo.arizona.edu/AMS/result.php?mineral=Bassanite American Mineralogist Crystal Structure Database - Bassanite] (englisch, 2001)</ref> sowie 12 Formeleinheiten pro Elementarzelle<ref name="Handbookofmineralogy">[https://www.handbookofmineralogy.org/pdfs/bassanite.pdf handbookofmineralogy.org - Mineraldatenblatt Bassanite] (englisch, PDF 65,8 kB)</ref>.

== Verwendung ==
Das Hauptanwendungsgebiet der Calciumsulfat-Phasen liegt im Baustoffsektor (siehe [[Gips#Verwendung|Verwendung von Gips]]).

=== In Lebensmitteln ===
In Deutschland wurde Calciumsulfat ab 1959 durch die [[Farbstoff-Verordnung]] als [[Lebensmittelfarbstoff]] sowie die [[Allgemeine Fremdstoff-Verordnung]] als allgemeiner [[Lebensmittelzusatzstoff]] für die Verwendung in Lebensmitteln zugelassen.<ref name="BGBl1959_756" /><ref name="BGBl1959_742" /> Bei der Übernahme der ''[[Richtlinie des Rats zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedstaaten für färbende Stoffe, die in Lebensmitteln verwendet werden dürfen]]'' in nationales Recht wurde die Farbstoff-Verordnung 1966 angepasst und dabei Calciumsulfat gestrichen.<ref name="BGBl1966" /> Ab 1978 wurde die Verwendung von Calciumsulfat in Lebensmitteln in Deutschland einheitlich durch die [[Zusatzstoff-Zulassungsverordnung]] geregelt. 1995 wurde Calciumsulfat dann als Lebensmittelzusatzstoff mit der [[E-Nummer]] '''E 516''' in der [[Europäische Union|EU]] zugelassen.<ref name="RiLi95/2" /> Durch die [[Verordnung (EG) Nr. 1333/2008]], die am 20. Januar 2009 in Kraft trat, ist die Verwendung von Calciumsulfat als Lebensmittelzusatzstoff im ganzen [[Europäischer Wirtschaftsraum|EWR]] einheitlich geregelt.<ref name="VO2008/1333" />

Calciumsulfat wird in Lebensmitteln allgemein als [[Trägerstoff]], sowie als [[Festigungsmittel]], [[Mehlbehandlungsmittel]], [[Komplexbildner]] und [[Stabilisator (Lebensmittelzusatzstoff)|Stabilisator]] verwendet.<ref name="FAO" /> Es wird als Gerinnungsmittel bei der Herstellung von [[Tofu]] eingesetzt.<ref>{{Internetquelle |url=http://das-ist-drin.de/glossar/e-nummern/e516-calciumsulfat/ |hrsg=snoopmedia GmbH |titel=E 516 - Calciumsulfat |werk=das-ist-drin.de |abruf=2020-02-22}}</ref><ref>{{Literatur |Autor=Martin Bertau, Armin Müller, Peter Fröhlich, Michael Katzberg |Titel=Industrielle Anorganische Chemie |Verlag=John Wiley & Sons |Ort=Weinheim |Datum=2013 |ISBN=978-3-527-33019-5 |Seiten=550 |Online={{Google Buch |BuchID=D8CpBAAAQBAJ |Seite=550}}}}</ref> E 516 ist in Gruppe I einsortiert und kann somit in Lebensmitteln im EWR ohne Mengenbegrenzung ([[quantum satis]]) verwendet werden. Auch bei der Verwendung als Trägerstoff gibt es keine Mengenbeschränkung.<ref name="VO2008/1333" />

=== Als Trocknungsmittel ===
[[Datei:Drierite.jpg|mini|hochkant|Calciumsulfat als Trockenmittel ''Drierite'' mit Feuchtigkeitsindikator]]
Anhydriertes Calciumsulfat wird außerdem traditionell als preisgünstiges und vielseitig einsetzbares [[Trocknungsmittel]] in [[Chemielabor]]en verwendet, wobei [[Cobalt(II)-chlorid]] als Indikator für den Wassergehalt zugesetzt sein kann. Beim Trocknen organischer Lösungsmittel ist Calciumsulfat allerdings nur mäßig effektiv: 1 g Calciumsulfat bindet weniger als 0,05 g Wasser ([[Calciumchlorid]] bis zu 0,2 g), sodass Calciumsulfat zum Trocknen relativ „nasser“ Lösungsmittel-Wasser-Gemische nicht gut oder nur zum Vortrocknen geeignet ist.<ref name="Burfield">{{Literatur |Autor=David R. Burfield |Titel=Desiccant efficiency in solvent and reagent drying. 9. A reassessment of calcium sulfate as a drying agent |Sammelwerk=[[The Journal of Organic Chemistry]] |Band=49 |Nummer=20 |Datum=1984 |Seiten=3852–3854 |DOI=10.1021/jo00194a043}}</ref>

== Siehe auch ==
* [[Liste der E-Nummern]]
* [[Liste der Lebensmittelzusatzstoffe]]

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="BGBl1959_742">{{BGBl|1959 I S. 742}} vom 19. Dezember 1959</ref>
<ref name="BGBl1959_756">{{BGBl|1959 I S. 756}} vom 19. Dezember 1959</ref>
<ref name="BGBl1966">{{BGBl|1966 I S. 74}} vom 20. Januar 1966</ref>
<ref name="FAO">{{Internetquelle |url=http://www.fao.org/fao-who-codexalimentarius/sh-proxy/en/?lnk=1&url=https%253A%252F%252Fworkspace.fao.org%252Fsites%252Fcodex%252FStandards%252FCXG%2B36-1989%252FCXG_036e.pdf |titel=CLASS NAMES AND THE INTERNATIONAL NUMBERING SYSTEM FOR FOOD ADDITIVES CXG36-1989 |werk=Codex Alimentarius |hrsg=[[FAO]] |datum=2019 |format=PDF |abruf=2020-12-25}}</ref>
<ref name="VO2008/1333">{{EU-Verordnung|2008|1333|titel=des Europäischen Parlaments und des Rates vom 16. Dezember 2008 über Lebensmittelzusatzstoffe}}.</ref>
<ref name="RiLi95/2">Aufgenommen durch die {{EU-Richtlinie|1995|2|titel=des Europäischen Parlaments und des Rates vom 20. Februar 1995 über andere Lebensmittelzusatzstoffe als Farbstoffe und Süßungsmittel}}</ref>
</references>

{{NaviBlock
|Navigationsleiste Erdalkalimetallsulfate
}}

{{Normdaten|TYP=s|GND=4147195-7|LCCN=sh85018793}}

[[Kategorie:Calciumverbindung]]
[[Kategorie:Sulfat]]
[[Kategorie:Trockenmittel]]
[[Kategorie:Lebensmittelzusatzstoff (EU)]]

Calciumsulfat - Versionsgeschichte

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