Halit

Autoren: Hans-Jürgen Schwarz, Nils Mainusch
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Halit
Mineralogische Salzbezeichnung	Halit
Chemische Bezeichnung	Natriumchlorid
Trivialname	Kochsalz, Steinsalz
Chemische Formel	NaCl
Hydratformen	Natriumchlorid Dihydrat/Hydrohalit (NaCl•2H2O)
Kristallsystem	kubisch
Deliqueszenzfeuchte 20°C	75,4%
Löslichkeit(g/l) bei 20°C	6,135 mol/kg
Dichte (g/cm³)	2,163 g/cm3
Molares Volumen	27,02 cm3/mol
Molare Masse	58,44 g/mol
Transparenz	durchsichtig bis durchscheinend
Spaltbarkeit	vollkommen
Kristallhabitus	kubische (würfelförmige) Kristalle; körnige, massige Aggregate
Zwillingsbildung	keine
Phasenübergang
Chemisches Verhalten
Bemerkungen	leicht wasserlöslich
Kristalloptik
Brechungsindices	nD=1,5443
Doppelbrechung
Optische Orientierung	isotrop
Pleochroismus
Dispersion
Verwendete Literatur
[Steiger.etal:2014]Titel: Weathering and Deterioration Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Charola A. Elena; Sterflinger, Katja [Robie.etal:1978]Titel: Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar pressure and higher temperatures Autor / Verfasser: Robie R.A., Hemingway B.S.; Fisher J.A. [Dana:1951]Titel: Dana's System of Mineralogy Autor / Verfasser: Dana J.D.

Vorkommen von Halit

Das gemeinhin als Speise- oder Streusalz verwendete Natriumchlorid wird auf dem Wege des bergmännischen Abbaus, der Gewinnung aus Meerwasser oder aus Salzseen nutzbar gemacht.
Der Gehalt an Natriumchlorid in Meerwasser liegt bei etwa 2,7 M.%.

Angaben zu Herkunft und Bildung von Halit an Baudenkmalen

Durch den Eintrag von Materialien, die lösliche Natriumverbindungen enthalten, kann im mineralischen System eines Baudenkmals Natriumchlorid als Ausblühsalz entstehen. Anzuführen ist der hohe Gehalt von Natriumionen in Zementen. Der Eintrag von Natrium– und Chloridionen kann ferner durch belastetes Grund- und Oberflächenwasser erfolgen. Eine Fülle von Reinigungsmaterialien (wie Salzsäure, Abbeizprodukte) und v.a. früher verwendeten Restaurierungsmaterialien (wie Wasserglas) können Natrium – und Chloridionen in Baudenkmäler eintragen. Häufige Quelle für Halit ist ferner Streusalz, welches überwiegend aus Natriumchlorid besteht, und salzhaltiges Meerwasser bei Objekten in Küstennähe.

Lösungsverhalten

Der häufig auftretende Halit zählt mit einer Löslichkeit von 6.13 mol/kg (20°C) zur Gruppe der leichtlöslichen und somit leicht mobilisierbaren Salzen. Die Löslichkeit verändert sich bei variierender Temperatur im Bereich 10-30°C vergleichsweise wenig.

Abbildung 1:Löslichkeit von Natriumchlorid in Wasser. Aufgetragen ist die Molalität m [n(NaCl)•kg(H₂O)^-1] gegen die Temperatur.

Tabelle 1: Löslichkeit von Halit in Abhängigkeit zur Temperatur nach [Steiger.etal:2008c]Titel: An improved model incorporating Pitzer's equations for calculation of thermodynamic properties of pore solutions implemented into an efficient program code
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Kiekbusch, Jana; Nicolai, Andreas
.

Temperatur	10°C	20°C	30°C	40°C
Löslichkeit [mol/kg]	6,11	6,13	6,17	6,22

Hygroskopizität

Abbildung 2: Deliqueszenzverhalten von Natriumchlorid in Abhängigkeit der Temperatur. Aufgetragen ist die Wasseraktivität a_w gegen die Temperatur.

Die Deliqueszenzfeuchte von Halit liegt mit einem Wert von ca. 75% in einem Bereich, der bei nordeuropäischen Klimaverhältnissen häufig durchlaufen wird. Temperaturschwankungen beeinflussen den Deliqueszenzpunkt von Halit wenig, anders als bei beispielsweise Niter oder Nitronatrit.

Tabelle 2: Deliqueszenzfeuchte von Natriumchlorid in Temperaturabhängigkeit nach [Steiger.etal:2014]Titel: Weathering and Deterioration
Autor / Verfasser: Steiger, Michael; Charola A. Elena; Sterflinger, Katja

0°C	10°C	20°C	30°C	40°C	50°C
75,9%r.F.	75,6%r.F.	75,4%r.F.	75,2%r.F.	75,0%r.F.	74,8%r.F.

Feuchtesorption:
Theoretischen Berechnungen zufolge kann 1g NaCl 4,3g Feuchtigkeit aufnehmen. Nachstehend ist die Feuchtesorption bei variierenden relativen Feuchten wiedergegeben:

Tabelle 3:Feuchtesorption in M% nach 56 Tagen nach [Vogt.etal:1993]Titel: Der Einfluss hygroskopischer Salze auf die Gleichgewichtsfeuchte und Trocknung anorganischer Baustoffe
Autor / Verfasser: Vogt, R.; Goretzki, Lothar

Lagerungsfeuchte/Salzphase	NaCl
87% r.F.	153
81% r.F.	22
79% r.F.	7

Kristallisationsdruck

Bei der Kristallisation aus wässeriger Lösung lässt sich für Halit ein Kristallisationsdruck von 55,4-65,4 N/mm² [Winkler:1975]Titel: Stone: Properties, Durability in Man ´s Environment
Autor / Verfasser: Winkler, Erhard M.
angeben (zum Vergleich die berechneten Angaben der Werteskala anderer bauschädlichen Salze: 7,2-65,4 N/mm²). Zu berücksichtigen sind hierbei die vorliegenden Temperatur- und Konzentrationsverhältnisse, so dass die Zahlenwerte nur einen Hinweis auf ein reelles Schadenspotential in puncto Kristallisationsdruck des Salzes geben können. Im Vergleich zu anderen Salzphasen ist der Kristallisationsdruck extrem hoch.

Hydratationsverhalten

Unter normalen Bedingungen existiert nur die hydratwasserfreie Form des Salzes. Lediglich beim Ausfall aus einer gesättigten, wässerigen Natriumchloridlösung und einer Temperatur von unter 0,15 °C bildet sich als Bodensatz das Dihydrat Hydrohalit .

Mikroskopie

Laboruntersuchung

Natriumchloridkristalle sind mit großer Zuverlässigkeit anhand morphologischer Merkmale zu identifizieren. Einzelpartikel sind zumeist in Rechteck- oder in Würfelform/Oktaederform ausgebildet und weisen somit deutlich rechte Winkel im Kristallbau auf.

Brechungsindex:  n_D = 1,544
Kristallklasse:       kubisch

Polarisationsmikroskopische Untersuchung:

Natriumchlorid zählt wie Kaliumchlorid zu den wenigen bauschädlichen Salzen des kubischen Kristallsystems. Der Kristall zeigt aufgrund seines isotropen inneren Aufbaus keine Eigenschaften der Doppelbrechung.

Die Zuweisung des Brechungsindex erfolgt entsprechend der Immersionsmethode in Standart- Immersionsöl mit einem Brechungsindex n_D =1,518. Halitkristalle weisen in jeder möglichen Stellung die gleiche optische Dichte auf, wodurch es bei der Durchstrahlung von linear polarisiertem Licht zu keiner Geschwindigkeitsveränderung und Umorientierung der Lichtwellen kommt. Bei der Betrachtung mit gekreuzten Polarisatoren sind die Kristalle somit nicht erkennbar, sie verbleiben (richtungsunabhängig) ausgelöscht.

Verwechslungsmöglichkeiten:

Die Gruppe der isotropen bauschädlichen Salze beschränkt sich auf Halit, Sylvin und Fluorit; alle diese Phasen können problemlos voneinander unterschieden werden.

Tabelle 4:Unterscheidungsmerkmale zu anderen Chloriden

Salzphase	Unterscheidungsmerkmale
Sylvin KCl	Brechungsindex unter 1,518.
Fluorit CaF2	Brechungsindex unter 1,518, kaum wasserlöslich.

Salze und Salzschäden im Bild

Am Objekt

• 

  Halit Kruste auf einer Ziegeloberfläche

• 

  Halit Whisker

Unter dem Polarisationsmikrokop

• Auskristallisat aus wässrigen Proben auf Objektträger
• 

  Natriumchlorid, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

• 

  Natriumchlorid, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

• 

  Natriumchlorid, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

• 

  Natriumchlorid, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

• 

  Natriumchlorid, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

• 

  Natriumchlorid und Calciumsulfat in realer Probe, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

• 

  Natriumchlorid und Calciumsulfat in realer Probe, auskristallisiert aus wässriger Lösung auf einem Objektträger

Literatur

[Dana:1951]	Dana E.S. (Hrsg.) Dana J.D. (1951): Dana's System of Mineralogy, 7, Wiley & Sons
[Robie.etal:1978]	Robie R.A., Hemingway B.S.; Fisher J.A. (1978): Thermodynamic properties of minerals and related substances at 298.15 K and 1 bar pressure and higher temperatures. In: U.S. Geol. Surv. Bull, 1452 ()
[Steiger.etal:2008c]	Steiger, Michael; Kiekbusch, Jana; Nicolai, Andreas (2008): An improved model incorporating Pitzer's equations for calculation of thermodynamic properties of pore solutions implemented into an efficient program code. In: Construction and Building Materials, 22 (8), 1841-1850, Webadresse, https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2007.04.020
[Steiger.etal:2014]	Steiger, Michael; Charola A. Elena; Sterflinger, Katja (2014): Weathering and Deterioration. In: Siegesmund S.; Snethlage R. (Hrsg.): Stone in Architecture, Springer Verlag Berlin Heidelberg, 223-316, Webadresse, https://doi.org/10.1007/978-3-642-45155-3_4.
[Vogt.etal:1993]	Vogt, R.; Goretzki, Lothar (1993): Der Einfluss hygroskopischer Salze auf die Gleichgewichtsfeuchte und Trocknung anorganischer Baustoffe, unveröffentlichter Bericht.
[Winkler:1975]	Winkler, Erhard M. (1975): Stone: Properties, Durability in Man ´s Environment, Springer Verlag, Wien

Weitere Literatur

Die Deliqueszenzfeuchte beschreibt die Höhe der relativen Luftfeuchte, oberhalb der z. B. ein Salz Feuchtigkeit aus der Luft aufnimmt und in Lösung geht.

Wasserglas ist eine klare Lösung von Natrium- oder Kaliumsilikaten in Wasser.

Konzentrationsangabe, bei der die Stoffmenge des gelösten Stoffes pro Kilogramm Lösungsmittel angegeben wird. Die Einheit ist mol•kg^-1.

relative Luftfeuche

Wassergehalt, der sich in einem Material nach Lagerung bei konstanten Bedingungen ergibt (relative Luftfeuchte, Temperatur).

Haarkristalle: wenige µm dicke, bis cm - lange, stengelige, oft auch gebogene Kristalle