Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kalk von seiner stabilen Seite

27.01.2012
Chemiker der Universität Konstanz untermauern alternatives Modell der Kristallisation von Kalk

Mit ihren aktuell im Wissenschaftsjournal „Nature Communications“ veröffentlichten Forschungsergebnissen eröffnen Chemiker der Universität Konstanz einen neuen Blick auf das Kristallisationsverhalten von Kalziumkarbonat (Kalk):

Den Konstanzer Forschern gelang es, mit Hilfe von Computersimulationen und experimentellen Daten nachzuweisen, dass Kalziumkarbonat – entgegen der bisherigen Meinung – in den frühen Phasen seiner Kristallisierung eine stabile Struktur aus flüssigkeitsartigen, ionischen Polymeren aufweist. Die Konstanzer Chemiker bestätigen damit quantitativ ihre vorausgehende Publikation im Wissenschaftsjournal „Science“: Diese Veröffentlichung aus dem Jahr 2008 widerlegte die etablierte Theorie, dass Kalziumkarbonatkeime in den frühen Phasen der Kristallisierung instabil seien. Die Forschungsergebnisse sind für die Medizin und Baustofftechnik relevant und können auch zur Verhinderung von Kalkablagerungen in Wasch- und Spülmaschinen beitragen.

Von der Muschelschale über die Stacheln des Seeigels bis hin zu optischen Linsen: Die Natur macht sich Kalziumkarbonat für die mannigfaltigsten Formen und Funktionen zunutze. Diese Vielfalt an Anwendungsmöglichkeiten und seine Materialeigenschaften – etwa sein hoher Grad an Bruchfestigkeit in den ausgeklügelt strukturierten Biomineralien – machen Kalziumkarbonat und sein Kristallisationsverhalten nicht nur für die Baustofftechnik interessant. Auch das Wissen, wie seine Kristallisierung und somit Kalkablagerungen verhindert werden kann, ist für Industrie und Haushalte von großer Bedeutung.

Seit den 1930er-Jahren vermeinten Wissenschaftler, den Vorgang der Kalkbildung vom ionischen, gelösten Zustand zum festen Kristall zu kennen. Im Jahr 2008 jedoch widersprachen Konstanzer Chemiker der etablierten Meinung, die Kalziumkarbonatkeime seien in den frühen Phasen der Kristallisierung instabil. Anstelle dessen brachten sie ein alternatives Modell ein, wonach die Kalzium- und Karbonat-Ionen bereits in der frühen Phase der Ausfällung stabile Cluster, das heißt kleinste Zusammenlagerungen von Ionen bilden.

Mit ihren jüngsten Untersuchungen bestätigen die Konstanzer Forscher um Dr. Denis Gebauer nun quantitativ ihre Theorie, dass Kalziumkarbonatkeime vor der Phasenumwandlung thermodynamisch stabil sind, und liefern ein strukturelles Modell der Clusterbildung von Kalzium-Ionen und Karbonat-Ionen. „Der Clou unserer Ergebnisse ist die Konfiguration der Ionen: Die kleinen Cluster besitzen nicht die Struktur von Partikeln, sondern sind als ketten- oder ringförmige Polymere angeordnet: Sie ordnen sich in einer Kette an, die hochdynamisch ist und sich ständig umlagert“, erläutert Denis Gebauer.

Mit ihren aktuellen Ergebnissen geben die Konstanzer Chemiker ihrem zuvor in „Science“ veröffentlichten Modell der Kristallbildung von Kalk einen theoretischen Hintergrund. Ihre Strukturinformationen zur Anordnung der Ionen vermitteln neue Ansatzpunkte für die Nutzbarmachung von Kalziumkarbonat in der Materialwissenschaft sowie für die Entwicklung von effizienteren Entkalkern, die bereits in frühen Phasen verhindern, dass sich größere Kalkpartikel überhaupt bilden können.

Originalveröffentlichung:
R. Demichelis, P. Raiteri, J. D. Gale, D. Quigley, D. Gebauer, "Stable prenucleation mineral clusters are liquid-like ionic polymers", Nature Communications 2, 590 (2011).
http://dx.doi.org/10.1038/ncomms1604

Kontakt:
Universität Konstanz
Kommunikation und Marketing
Telefon: 07531 / 88-3603
E-Mail: kum@uni-konstanz.de

Dr. Denis Gebauer
Universität Konstanz
Fachbereich Chemie
Universitätsstraße 10
78464 Konstanz
Telefon: 07531 / 88-2169
E-Mail: denis.gebauer@uni-konstanz.de

Julia Wandt | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-konstanz.de
http://cms.uni-konstanz.de/gebauer

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik