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Chemische Prozesse bei der Verwitterung

Description:  Chemische Prozesse bei der Verwitterung. Auflösen durch Hydratation, Hydrolyse, Oxidation...
Author:Ralph Horstkötter
deutsch
  
ISBN: 3110042436   ISBN: 3110042436   ISBN: 3110042436   ISBN: 3110042436 
 
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Chemische Prozesse bei der Verwitterung



Inhaltsverzeichnis


  1. Einführung
  2. Auflösen durch Hydratation
  3. Hydrolyse
  4. Hydrolyse von Carbonaten
  5. Hydrolyse von Silicaten
  6. Oxidation
  7. Komplexierung
  8. Schlußwort
  9. Literaturverzeichnis


1. Einführung

In der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts erkannten russische Forscher unter der Leitung von Dokutschajew, daß die Bodeneigenschaften von unterschiedlichen Faktoren abhängen. So wurden die Zusammenhänge in folgender Formel zusammengefaßt:
B = f (kl, a, r, v, o, m)t
Die Bodeneigenschaft B ist also abhängig von den bodenbildenden Faktoren Klima (kl), Ausgangsgestein (a), Relief (r), Vegetation (v), Bodenorganismen (o) und antropogenen Faktoren (m) im zeitlichen Ablauf (t) (nach ROWELL, 1997, 1).
Chemische Abläufe sind prägend für die Entwicklung eines Bodengefüges. Das wichtigste Agens für Reaktionen im Boden ist unbestritten das Wasser, da es in all seinen Aggregatzuständen nahezu in der ganzen Welt anzutreffen ist. Seine Dipol- und anderen spezifischen Eigenschaften macht es zu einem unentbehrlichen Bestandteil für das Leben auf der Erde.
Neben der physikalischen Verwitterung, die das Ausgangsgestein in kleinere Teile zerlegt, liefert die chemische eine stoffliche Veränderung. So wird durch die Zerkleinerung der Minerale auch eine Vergrößerung der Oberfläche erreicht, welche wiederum eine erhöhte Reaktionshäufigkeit zur Folge hat. Die chemischen Prozesse sind sehr stark vom Klima, insbesondere von der Temperatur und dem Wasservorkommen abhängig. So kann diese Verwitterungsart tendenziell in den kalten Zonen der Erde vernachlässigt werden während sie in den feuchten Tropen den wesentlichen Bestandteil bei der Bodenbildung darstellt.


2. Auflösen durch Hydratation

Aufgrund der Dipoleigenschaft des Wassers lagern sich die Wassermoleküle mit ihren entgegengesetzt geladenen Enden an die Ionen der Oberfläche (Adsorption) an. Dieses schwächt infolge elektrostatischer Abstoßung zwischen den näherliegenden Polen der adsorbierten Wassermoleküle und den gleichgeladenen Nachbarionen die Gitterkräfte (Coulomb´sche Kräfte) in der Oberflächenschicht. Nun können sich infolge der Wärmebewegung Ionen von der Oberfläche lösen. In der Grenzschicht werden die abgelösten Ionen sofort allseitig von Wassermolekülen umlagert. Man nennt diesen Vorgang Hydratation. Abbildung 1 verdeutlicht die chemischen Vorgänge. “Auf diese Weise verwittern die meisten Alkali- und Erdalkalichloride, -sulfate und –nitrate, deren Löslichkeit mit einigen 100 g/l sehr hoch ist” (SCHEFFER, 1992, 13). Langsamer dagegen verwittert beispielsweise Gips (CaSO4·2H2O), da hier die Ionenbindung stärker ist (siehe auch Tab.1). Von der Hydratation werden in der Regel Salze erfaßt (aufgrund der Ionenbindung). So auch in Wasser gelöstes Calciumcarbonat, welches in Abwesenheit von Kohlendioxid eine leichte alkalische Reaktion hervorruft[1]:
CaCO3 + 2H2O Ca(OH)2 + H2CO3
Das so entstandene Calciumhydroxid ist sehr stark dissoziiert, während die Kohlensäure nur gering gelöst wird. Somit überwiegt der Basenanteil und die Lösung reagiert alkalisch.
Als Vertreter der durch Hydratation verursachten Löslichkeitsreihen seien angeführt (Tab.1):
LiCl
NaCl
KCl
CaCl2·6H2O
SrCl2·6H2O
BaCl2·2H2O
13,9
5,4
4,0
5,5
3,1
1,6
Li2SO4·H2O
Na2SO4·10H2O
K2SO4
CaSO4·2H2O
SrSO4
BaSO4
2,9
1,3
0,63
1,5 · 10 –2
6,2 · 10 –4
1,0 · 10 –5
Tab.1: Löslichkeitswerte in mol/l von einige Salzen (vgl. JANDER, 1989, 34)
  
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