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 Neues aus der Schaltzentrale
18.07.2018 | Karl-Franzens-Universität Graz

nachricht Chemische Waffe durch laterale Gen-Übertragung schützt Wollkäfer gegen schädliche Pilze
18.07.2018 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

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: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Im Focus: Was passiert, wenn wir das Atomgitter eines Magneten plötzlich aufheizen?

„Wir haben jetzt ein klares Bild davon, wie das heiße Atomgitter und die kalten magnetischen Spins eines ferrimagnetischen Nichtleiters miteinander ins Gleichgewicht gelangen“, sagt Ilie Radu, Wissenschaftler am Max-Born-Institut in Berlin. Das internationale Forscherteam fand heraus, dass eine Energieübertragung sehr schnell stattfindet und zu einem neuartigen Zustand der Materie führt, in dem die Spins zwar heiß sind, aber noch nicht ihr gesamtes magnetisches Moment verringert haben. Dieser „Spinüberdruck“ wird durch wesentlich langsamere Prozesse abgebaut, die eine Abgabe von Drehimpuls an das Gitter ermöglichen. Die Forschungsergebnisse sind jetzt in "Science Advances" erschienen.

Magnete faszinieren die Menschheit bereits seit mehreren tausend Jahren und sind im Zeitalter der digitalen Datenspeicherung von großer praktischer Bedeutung....

Im Focus: Erste Beweise für Quelle extragalaktischer Teilchen

Zum ersten Mal ist es gelungen, die kosmische Herkunft höchstenergetischer Neutrinos zu bestimmen. Eine Forschungsgruppe um IceCube-Wissenschaftlerin Elisa Resconi, Sprecherin des Sonderforschungsbereichs SFB1258 an der Technischen Universität München (TUM), liefert ein wichtiges Indiz in der Beweiskette, dass die vom Neutrino-Teleskop IceCube am Südpol detektierten Teilchen mit hoher Wahrscheinlichkeit von einer Galaxie in vier Milliarden Lichtjahren Entfernung stammen.

Um andere Ursprünge mit Gewissheit auszuschließen, untersuchte das Team um die Neutrino-Physikerin Elisa Resconi von der TU München und den Astronom und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

Interdisziplinäre Konferenz: Diabetesforscher und Bioingenieure diskutieren Forschungskonzepte

13.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

18.07.2018 | Physik Astronomie

Schonend, schnell und präzise: Innovative Herz-Bildgebung in Freiburg

18.07.2018 | Medizintechnik

Chemische Waffe durch laterale Gen-Übertragung schützt Wollkäfer gegen schädliche Pilze

18.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics