Calcaire

Le type de dépôt trouvé sur les éléments chauffants des chauffe-eau est principalement composé de carbonate de calcium (CaCO₃ ₎ . L'eau dure contient du bicarbonate de calcium (et souvent du bicarbonate de magnésium ) ou des ions similaires. Les ions calcium, magnésium et carbonate proviennent de la dissolution des roches à travers lesquelles l'eau de pluie s'infiltre avant d'être collectée. Les sels de calcium, tels que le carbonate de calcium et le bicarbonate de calcium (Ca(HCO₃ ₎ ₂ ₎ , sont plus solubles dans l'eau chaude que dans l'eau froide ; ainsi, le chauffage de l'eau seul ne provoque pas la précipitation du carbonate de calcium. Cependant, il existe un équilibre entre le bicarbonate de calcium dissous et le carbonate de calcium dissous, comme le représente l'équation chimique suivante :

Ca ²⁺ + 2 HCO − 3 ⇌ Ca ²⁺ + CO 2− 3 + CO ₂ + H ₂ O

Notez que _le CO₂ est dissous dans l'eau. Le dioxyde de carbone dissous dans l'eau (aq) tend à s'équilibrer avec le dioxyde de carbone à l'état gazeux (g).

CO2 (g)"}},"i":0}}] CO₂ ( _aq ) ⇌ CO₂ ₍ g)

L'équilibre du CO₂ _se déplace vers la droite, vers le CO₂ gazeux _, lorsque la température de l'eau augmente ou que la pression diminue. Lorsqu'on chauffe de l'eau contenant du carbonate de calcium dissous, le CO₂ _s'échappe sous forme gazeuse, ce qui réduit la quantité impliquée dans la réaction et provoque un rééquilibrage de l'équilibre entre le bicarbonate et le carbonate vers la droite, augmentant ainsi la concentration de carbonate dissous. À mesure que la concentration de carbonate augmente, le carbonate de calcium précipite sous forme de sel .

CaCO3"}},"i":0}}] Ca²⁺ + CO₂²⁻ → CaCO₃^​_​

Dans les canalisations (tartre) et les dépôts de calcite en surface (travertin ou tuf), la formation de calcite est principalement due à la désorption de gaz. Lorsqu'on chauffe de l'eau dure sur une plaque de cuisson, des bulles de gaz se forment à la surface de la casserole avant l'ébullition. La désorption de gaz peut également se produire lors de la libération de la pression, par exemple lorsqu'on ouvre une bouteille de bière ou lorsqu'on fait circuler de l'eau souterraine dans un réservoir à pression atmosphérique.

Lorsque de l'eau froide contenant du carbonate/bicarbonate de calcium dissous est ajoutée et chauffée, le processus se poursuit : le CO2 _gazeux est à nouveau éliminé, la concentration en carbonate augmente et davantage de carbonate de calcium précipite.

Le tartre est souvent coloré en raison de la présence de composés contenant _du fer . Les trois principaux composés du fer sont la _wüstite ( FeO), l'hématite ( Fe2O3 ) et _la magnétite ( Fe3O4 ₎ .

L' aqueduc romain de l'Eifel fut achevé vers 80 apr. J.-C., puis brisé et en grande partie détruit par les tribus germaniques en 260. Au Moyen Âge, les dépôts calcaires provenant de l'intérieur de l'aqueduc étaient particulièrement recherchés comme matériau de construction, sous le nom de « marbre de l'Eifel », dans une région où la pierre naturelle était rare. Au cours de l'exploitation de l'aqueduc, de nombreuses sections présentaient une couche atteignant . Ce matériau, d'une consistance similaire à celle du marbre brun , se détachait facilement de l'aqueduc. Poli, il révélait des veines et pouvait également être utilisé comme une planche de pierre une fois taillé à plat. Cette pierre artificielle fut employée dans toute la Rhénanie et était très prisée pour les colonnes , les encadrements de fenêtres et même les autels . On retrouve des traces de « marbre de l'Eifel » jusqu'à Paderborn et Hildesheim , où il fut utilisé dans les cathédrales . La cathédrale de Roskilde, au Danemark, est le site le plus septentrional où son utilisation a été constatée, avec plusieurs pierres tombales réalisées dans ce matériau.

Le commerce vers l'ouest achemina cette pierre jusqu'en Angleterre aux XIe et XIIe siècles, où elle était exportée comme matériau de prestige et transformée en colonnes pour plusieurs cathédrales normandes . Cette impressionnante pierre brune polie fut longtemps connue sous le nom de « marbre onyx ». Son origine et sa nature demeurèrent un mystère pour les spécialistes de la maçonnerie de la cathédrale de Canterbury , jusqu'à ce que sa source soit identifiée en 2011 Elle y est utilisée pour les colonnes soutenant la toiture du cloître, en alternance avec des colonnes de marbre de Purbeck. Ces vastes cloîtres de cathédrales nécessitaient plusieurs centaines de colonnes de ce type autour d'une cour intérieure, qui devaient être fournies par un système d'extraction et de transport bien organisé. Les gisements de l'Eifel, aujourd'hui appelés calcaire fritté (puisqu'il ne s'agit ni d'onyx ni de marbre ), ont également été identifiés à Rochester et dans le cloître roman aujourd'hui disparu de Norwich , ainsi que dans les cloîtres de l'infirmerie, les fenêtres de la salle capitulaire et la porte du trésor de Canterbury.

Les dépôts de savon se forment lorsque les cations calcium présents dans l'eau dure se combinent au savon , qui se dissoudrait dans l'eau douce. Ce mélange précipite sous forme d'un film mince sur les surfaces intérieures des baignoires, des lavabos et des canalisations.

Plusieurs gros morceaux de calcaire retirés d'une bouilloire électrique .
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  Micrographie électronique à balayage de calcaire (Le champ de vision est de 64 × 90 μm).