Oxidation (und Reduktion)
Schauen Sie sich hier bitte eine Animation zum Thema Oxidationsverwitterung an!
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Durch die Oxydation von Ionen
niedriger Oxydatonsstufe im Mineralgitter, z.B. Fe2+
und Mn2+ durch Luft-Sauerstoff in Gegenwart von
Wasser zu Fe3+ bzw. Mn4+
nimmt die Gitterstabilität ab, da sich die Ionenradien ändern.
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Die O- und
OH-Anlagerung bewirkt eine Volumenvergrößerung (Kristallgitterauflockerung).
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Es
kommt zur Braun- bis Rotfärbung, da Eisen stets vorhanden ist, dessen Oxide und
Hydroxide stark braun bis rot gefärbt sind. Die Färbung wird verstärkt durch
schwarzbraun gefärbte oxidierte Mn-Verbindungen. Die Intensität der Färbung ist
ein grobes Richtmass für den Verwitterungsgrad.
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Fe und Mn sind valenzwechselnde
Kationen, d.h. in Abhängigkeit von den Redoxeigenschaften der Umgebung werden
randständige valenzwechselnde Ionen oxidiert oder reduziert. Bei der Reduktion
von Fe3+ zu Fe2+ muss ein
Kation in das Gitter eintreten, während bei der Oxidation ein Kation das Gitter
verlässt. Das Kristallgitter wird instabil und Minerale mit höheren Gehalten an
Fe2+ (wie Biotit, Eisen(II)-karbonat) werden
hierdurch allmählich verwittert.
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Fe erscheint in Form von Fe(III)-oxid,
-oxidhydroxid und -hydoxid: 2FeCO3 +
1/2O2 + 3H2O =
2Fe(OH)3 + 2CO2. Amorphe,
wasserhaltige Hydroxide gehen allmählich in kristallisierte Oxidhydroxide über,
z.B. Goethit (FeOOH). Es kommt zur sogenannten Verbraunung des verwitternden
Materials, Schutt verwitternder magmatischer Gesteine ist braun, Löss ist
hellgelb, sein Verwitterungsprodukt Lösslehm ist braun.
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Durch die Verwitterung
von Sulfiden (Pyrit) werden sowhl Fe als auch S oxydiert: 4FeS2
+ 10H2O + 15O2 ->
4FeOOH + 8H2SO4 . Die auf diesem
Weg entstandene freie Schwefelsäure wirkt als starke anorganische Säure lösend,
verbindet sich aber auch schnell mit Ca zu CaSO4
.
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