Kalzit-Kristalle © Berthold Weber

Der namensgebende Bestandteil im Kalkstein ist Kalzium. Es ist eines der häufigsten Elemente auf der Erde – lebenswichtig für Organismen, und im Boden wie in Gesteinen fast allgegenwärtig. Kalzium-Atome und die elektrisch geladenen Ionen sind hochreaktiv. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften lösen sie sich unter bestimmten Umständen sehr leicht aus bestehenden Verbindungen heraus. Ebenso schnell gehen sie aber auch wieder neue Beziehungen ein.

	Mineralwasser mit Kohlensäure © Pilsak, GNU FDL

Das Medium für diesen ständigen Wandel ist Wasser. Denn Kalzium ist löslich, das heißt, Wasser kann eine bestimmte Menge an ungebundenem Kalzium aufnehmen. Je nachdem, wie viel Kalk darin enthalten ist, gilt es als hart oder weich. Sehr hartes Wasser enthält über 200 Milligramm Kalzium pro Liter, weiches dagegen nur etwa 70 Milligramm.

Wie aber kommt das Kalzium ins Wasser? – Dafür sorgt das Kohlendioxid. Niederschlagswasser nimmt ständig CO2 aus der Atmosphäre auf. Deshalb ist auch im Bodenwasser, in Süß- oder Ozeanwasser gelöstes Kohlendioxid in Form von Kohlensäure enthalten. Weil die CO2-Konzentration im Niederschlagswasser im Gleichgewicht zu der in der Atmosphäre steht, ist Regen mit einem pH-Wert von etwa 5,7 immer leicht sauer.

Die Kohlensäure im Regen greift den im Gestein oder im Boden meist als Kalziumkarbonat (CaCO3) gebundenen Kalk an und löst das Kalzium heraus. Über mehrere Tausend Jahre hinweg kann sich Wasser so metertief in Kalkstein hineinfressen und ganze Höhlensysteme herausspülen. Die so genannte Lösungs- oder Kohlensäure-Verwitterung ist ein typisches Phänomen in kalkhaltigen Gesteinen und die Ursache dafür. Deshalb ist in gewöhnlichem Wasser immer auch Kalzium enthalten. Das Wasser nimmt allerdings nur so lange Kalk auf, bis es zu einem Gleichgewicht mit der Kohlensäure kommt.

Verkalkter Wasserhahn © Hermera Photo Objects

Wird das Wasser dann aber erhitzt oder gerät es unter geringeren Druck, entweicht gasförmiges Kohlendioxid. Plötzlich ist zuviel Kalk im Wasser, die Lösung ist mit einem Mal übersättigt. Durch den Verlust an Kohlendioxid, fällt ein Teil des Kalziums erneut in Form von Kalziumkarbonat aus. Deshalb sind vor allem die Heizstäbe an Waschmaschinen wahre Kalkfänger. Durch die hohe Temperatur des Wassers direkt an der Waschmaschinen-Heizung verflüchtigt sich CO2, so dass sich genau hier der Kalk absetzt.