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Calciumsulfat

Calciumsulfat wird hauptsächlich in der Baustoffindustrie eingesetzt. Hierbei sind verschieden Hydratisierungen von Calciumsulfat im Einsatz. Am bekanntesten ist das Dihydrat auch unter dem Namen Gips. In der Medizin werden mit Hilfe von Calciumsulfat Knochenbrüche mit Hilfe von einem Gips-Verband fixiert.

Chemische Formel
CaSO4
CAS-Nummer
7778-18-9 (anhydrous), 10034-76-1 (hemihydrate), 10101-41-4 (dihydrate)

Merkmale

Molares Gewicht
172.17 g/mol (dihydrate)
Schmelzpunkt
1,460°C (anhydrous)
Flammpunkt
non flammable
Dichte
2.32 g/cm³ (dihydrate)
Formulare
Pulver, Weiß, Fest

Verwendungszwecke und Anwendungen

Wichtige Anwendungen

  • Lebensmittelzusatzstoff
  • Öl und Gas
  • Landwirtschaftlich
  • Pharmazeutika
  • Tiernahrung
  • Kosmetische Produkte
  • Bau- und Konstruktionsprodukte

Branchen

Allgemeine Informationen

Calciumsulfat gehört zur Gruppe der Calciumverbindungen und Sulfate. Seine chemische Formel ist CaSO4. Das Calciumsulfat-Dihydrat ist weit verbreitet und hat unter dem Namen Gips einen hohen Bekanntheitsgrad.
Der Stoff kommt in der Natur in Form der Minerale Anhydrit (wasserfreie Form), Gips (Dihydrat) und Bassanit (Hemihydrat) in Evaporiten - ein chemisches Sedimentgestein in Meeres- oder Seebecken - vor. Durch den Abbau von Gipslagerstätten kann das Calciumsulfat-Dihydrat traditionell gewonnen werden. Wird Calciumsulfat industriell hergestellt, so durch die Fällung aus schwefelsaurem Wasser mit Kalkmilch oder Kalkstein.
Eine gezielte Produktion von Calciumsulfat, vor allem seines Dihydrats Gips, in großen Mengen ist jedoch nicht notwendig, da es bei zahlreichen chemischen Prozessen als Nebenprodukt entsteht. So beispielsweise bei der Herstellung von Zitronensäure oder in der Lebensmittelindustrie bei der Produktion von Weinsäure. Zudem fällt Calciumsulfat als Dihydrat bei Abwasserreinigungsverfahren bei der Neutralisation von Sulfat-haltigen Prozessabwässern oder schwefelsauren Beizen an. Es entsteht ebenfalls in großen Mengen bei der Rauchgasentschwefelung.
Eigenschaften von Calciumsulfat
Calciumsulfat ist ein farb- und geruchloser Feststoff in Kristallform. Er ist schwer in Wasser löslich und zersetzt sich ab einer Temperatur von etwa 1.450 °C. Dabei entstehen Calciumoxid und Schwefeltrioxid.
Calciumsulfat ist hygroskopisch, nimmt also Feuchtigkeit auf. Unterhalb von 66 °C kristallisiert Calciumsulfat aus wässriger Lösung als monoklines Dihydrat (Gips). Erhitzt man das Diyhdrat, gibt es seinen Kristallwasseranteil teilweise ab, das Hemihydrat oder auch „Halbhydrat“ entsteht. Die wasserfreie Form kommt in der Natur als Anhydrit vor.
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Calciumsulfat in der Bauindustrie

Das Hauptanwendungsgebiet von Calciumsulfat ist die Produktion von Baustoffen. Es ist ein äußerst relevanter Rohstoff für die Bauindustrie, dabei sind verschiede Hydratisierungen von Calciumsulfat - Dihydrat, Hemihydrat und Anhydrit - im Einsatz.
Sein Dihydrat Gips (die wasserkristalline Form) wird für Gipswandbauplatten zur Errichtung von Zwischenwänden sowie für Gipskartonplatten für den Trockenbau verwendet. Mit Hilfe von Gipsputzen und oben genannten Gipskartonplatten wird auf rauem und unebenem Mauerwerk eine streich- und tapezierfähige Oberfläche gewährleistet.
Zudem kommt Calciumsulfat als Grundstoff für Fliesen, verschiedene Putze, Mörtel, Spachtelmassen, Gussformen und Trockenestriche sowie als Füllmittel zum Einsatz. So wird bei Renovierungsarbeiten Bau- oder Stuckgips genutzt, um kleinere Schäden wie Risse, Löcher und Kabelschlitze an Wänden zu beheben. Mit Gips kann man ebenfalls Holz- und andere Bauteile eindübeln. Auch Hohlboden-Unterkonstruktionen werden aus Gips, beziehungsweise gegossenem Anhydrit, hergestellt. Unterputzelemente für Elektroinstallationen in Rohbauwänden werden mit Gips befestigt.
Vermischt man Gips mit Kalk, entsteht sogenannter Gipskalk. Er wird für Putz-, Mauer- und Stuckarbeiten genutzt. Im Gegensatz zu reinem Stuckgips ist er länger verarbeitbar und formbar, bevor er aushärtet. Da abgebundener Gips bis zu einem bestimmten Grad wasserlöslich ist, werden Gipsbaustoffe ausschließlich für den Innenausbau verwendet. Zudem wird Gips aufgrund seiner hygroskopischen Eigenschaft im Nass- und Kellerbereich nur eingeschränkt eingesetzt - weil er Feuchtigkeit aufnimmt, wäre die Gefahr von Verfärbungen und Pilzbefall zu hoch.
Die herausragende Rolle von Gips für die Bauindustrie spiegelt sich ebenfalls in der Namensgebung für den Beruf des Gipsers, der heute als Stuckateur bezeichnet wird. Auch im Bereich des Brandschutzes spielt Gips eine herausragende Rolle: Er ist leicht und bietet einen hohen Feuerwiderstand. Der Effekt entsteht durch das Kristallwasser des Dihydrats, das bei Feuer verdampft und einen schützenden Dampfschleier bildet.
Close up of a woman's hands showing her freshly baked Focaccia Bread Art

Calciumsulfat in der Lebensmittelindustrie

Seit 1995 ist Calciumsulfat in der Lebensmittelindustrie unter dem Namen E 516 in der EU als Lebensmittelzusatzstoff ohne Mengenbegrenzung zugelassen.
Es wird als Säureregulator, Trägerstoff - zum Beispiel für Lebensmittelfarbe -, Festigungs- und Mehlbehandlungsmittel sowie als Komplexbildner und Stabilisator eingesetzt. In Backmischungen hat Calciumsulfat die Aufgabe, die Säure zu regulieren, zu stabilisieren und den Teig zu festigen. In Brot fördert es außerdem die Vermehrung von Hefekulturen.
In Konserven dient Calciumsulfat als Festigungsmittel für beispielsweise Tomaten, Kartoffeln, Karotten, Bohnen und Paprika. Bei der Produktion von Tofu dient Calciumsulfat als Gerinnungsmittel. Es macht ihn schnittfest. Der Körper nimm Calciumsulfat sehr leicht auf. So wird es in Nahrungsergänzungsmitteln als Calcium-Lieferant zugesetzt. Auch in Lebensmitteln - vor allem für Kinder, beispielsweise in Cornflakes - wird der Stoff beigemischt, um mit „extra viel Calcium“ werben zu können.
Die Wasserhärte in Quell-, Trink- und Leitungswasser entsteht durch das darin gelöste Calciumsulfat, Calciumchlorid und entsprechende Magnesium-Salze.
Close-up of a female pharmacist searching for prescription medicine in storage rack. Woman hands looking for medicine in a storage rack in the hospital pharmacy store. GettyImages-1349026574.jpg

Calciumsulfat in der Medizin

In der Zahnmedizin und Kieferchirurgie wird Calciumsulfat für die Regeneration von Knochen und Gewebe eingesetzt. So lassen sich Sinuslifte (Kieferaufbau durch Verdickung des knöchernen Bodens der Kieferhöhle) durchführen und Zahnimplantate einsetzen. Gebiss- und Zahnmodelle werden mit Gips gefertigt.
Ebenfalls in der Medizin werden Knochenbrüche mit Hilfe eines Gipsverbands fixiert, der zunächst feucht um die gebrochene Stelle gewickelt wird und nach Aushärtung eine stabile Stütze bildet.

Calciumsulfat im Labor

In Chemielaboren ist anhydriertes Calciumsulfat beliebtes Trocknungsmittel organischer Lösungsmittel, da es preisgünstig und vielseitig einsetzbar ist.
Layers of various colored papers in stack close-up view

Calciumsulfat in der Papierindustrie

Die Papierindustrie benutzt unter anderem Gips als Füllstoff, der bis zu einem Anteil von 30 Prozent in Papier enthalten sein kann. Der Grund: Die meisten Füllstoffe sind günstiger als der eingesetzte Zellstoff, sodass sich dadurch die Produktionskosten reduzieren lassen. Zudem dienen Füllstoffe zur Erhöhung des Weißgrades. Sie beeinflussen des Weiteren das Flächengewicht und die Saugfähigkeit des Papiers - relevante Aspekte für die Druckqualität. In der Industrie wird außerdem häufig mit Calciumsulfat beschichtetes Papier hergestellt, das so mehr glänzt und reißfester wird.