Chemische Verwitterung ist ein Prozess, der auftritt, wenn Wasser, Luft oder Säuren zu chemischen Veränderungen der Mineralien in Gesteinen führen. Diese Veränderungen führen dazu, dass sich die Gesteine auflösen oder sich in neue Elemente verwandeln. Im Gegensatz zur mechanischen Verwitterung kann die chemische Verwitterung die Zusammensetzung des verwitterten Gesteins verändern. Lösung, Oxidation, Hydratation, Karbonisierung und Hydrolyse sind Beispiele für diese Art der Verwitterung.
Lösung tritt auf, wenn ein Lösungsmittel wie Wasser zerfällt und Gestein auflöst. Wasser kann mehrere chemische Verwitterungseffekte auf Gesteine haben. Wenn die Mineralien im Gestein Wasser aufnehmen und sich ausdehnen, wird die Struktur des Gesteins instabil. Dieser Effekt wird als Hydratation bezeichnet.
Während die meisten Mineralien in reinem Wasser nicht löslich sind, verwittern viele schnell, wenn nur kleine Mengen Säure vorhanden sind. Wasser wird auf natürliche Weise sauer gemacht, indem es mit Kohlendioxid kombiniert wird. Kohlendioxid kommt in geringen Mengen in der Erdatmosphäre vor, das bei Regen zu Versauerung führen kann. Durch die Atmung von Tieren und zerfallenden organischen Stoffen kann dem Boden Kohlendioxid hinzugefügt werden, wodurch das Grundwasser leicht sauer wird. Karbonisierung tritt auf, wenn Kohlendioxid mit den Mineralien in den Gesteinen reagiert, um sie aufzulösen oder zu schwächen.
Oxidation tritt auf, wenn sich Sauerstoff in der Luft mit Mineralien in einem Gestein verbindet, um neue chemische Verbindungen zu bilden. Rost ist ein Beispiel für Oxidation. Sauerstoff ist in der Atmosphäre reichlich vorhanden, aber die Oxidation erfolgt langsam, wenn kein Wasser vorhanden ist. In Wasser gelöster Sauerstoff verursacht die meiste Oxidationsverwitterung.
Hydrolyse findet statt, wenn die Mineralien in einem Gestein eine chemische Reaktion mit dem im Regenwasser enthaltenen Wasserstoff eingehen. Dadurch bilden sich neue Verbindungen, die die Gesteinsstruktur schwächen. Bei der Hydrolyse von Granit wird beispielsweise der im Gestein enthaltene Feldspat zu tonartigem Material und schwächt das Gestein.
Bei der Hydrolyse wird das Gestein von außen nach innen beeinflusst. Viele Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit der chemischen Verwitterung an der Oberfläche eines Gesteins. Wenn das Gestein Risse oder Brüche enthält, verschlimmert die Verwitterung diese Verwerfungen. Auch die chemische Zusammensetzung des Grundmaterials beeinflusst die Verwitterungsgeschwindigkeit. Einige Mineralien sind anfälliger für solche Verwitterungsformen; So verwittert beispielsweise das als Basalt bekannte Gestein aufgrund der darin enthaltenen chemisch instabilen Mineralien schnell.
Chemische Verwitterung ist in tropischen Umgebungen häufiger als in arktischen oder ariden Umgebungen. Hohe Niederschlagsmengen, wärmere Temperaturen und niedrige Verdunstungsraten schaffen eine Atmosphäre, die die chemische Verwitterung begünstigt. Partikel mit einer größeren Oberfläche sind durch chemische Verwitterung stärker gefährdet als Partikel mit kleinerer Oberfläche. Da die chemische Verwitterung die Oberfläche eines Steins beeinflusst, kann die Verwitterung umso stärker wirken, je größer die Oberfläche des Steins ist. Organismen wie Pilze oder Algen, die auf Gesteinen wachsen können, können im Vergleich zu Gesteinen, die von diesen Organismen unbeeinflusst sind, eine schnelle Zunahme der Verwitterung begünstigen.