Physiko-chemische Verwitterung

Gipshut in der Grube Lieth bei Elmshorn. Der Gipshut besteht aus Werra-Ahnydrit, der an der Erdoberfläche zu Gips verwittert. In der Grube finden auch Lösungsprozesse statt.
Gipshut in der Grube Lieth bei Elmshorn. Der Gipshut besteht aus Werra-Ahnydrit, der an der Erdoberfläche zu Gips verwittert. In der Grube finden auch Lösungsprozesse statt.
Bildquelle: Stumptner 1999.
chemische Gleichung für die Hydratation von Anhydrit zu Gips.
chemische Gleichung für die Hydratation von Anhydrit zu Gips.

Hydratation

Die Hydratation ist in den Übergangsbereich zwischen physikalischen und chemischen Veränderungen einzuordnen. Diese wird auch als Hydration oder Hydratisierung bezeichnet.

Bei dem Prozess lagern sich Wassermoleküle an die Oberfläche von Mineralen und adsorbierten Kationen an. Bei der gerichteten Anlagerung ist die Bipolarität des Wassers entscheidend. Die positiv geladenen H-Atome und die zweifach negativ geladenen Sauerstoff-Atome lagern sich entsprechend der oberflächennahen Ladung der Partikel an. Je nach Bindungsart wird das nun gebundene Wasser als Hydrathülle oder als Adsorptionswasser bezeichnet.

Bei manchen Mineralen werden die Minerale auch in das Kristallgitter eingebaut. Dies ist beispielsweise bei Hydratation von Anhydrit der Fall. Durch die Einbau der Wassermoleküle entsteht Gips (vergleiche Abbildungen). Die An- bzw. Einlagerung von Wassermolekülen führt zu einer Volumenausdehnung, die Druck auf den Mineralverbund ausüben kann, so dass es zur Lockerung oder gar Auflösung der Gitterstruktur kommt. In tonhaltigen Materialien beruht die Quellung bei Befeuchtung auf dem Prozess der Hydratation. Die chemische Zusammensetzung des Ausgangssubstrats wird bei dem Prozess der Hydratation jedoch nicht verändert. Die Hydratation bildet die Vorstufe für andere Prozesse, beispielsweise für die Hydrolyse und die Lösungsverwitterung.

Ein Lernmodul zur Hydratation können Sie auf den entsprechenden Webgeo-Seiten erarbeiten.