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Oxidation (und Reduktion)

Schauen Sie sich hier bitte eine Animation zum Thema  Oxidationsverwitterung an!

  • 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.
  • Die O- und OH-Anlagerung bewirkt eine Volumenvergrößerung (Kristallgitterauflockerung).
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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 .