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Lexikon der Biologie: Tonminerale

Tonminerale, mikroskopisch kleine, plättchenförmige Schichtkristalle (Durchmesser <0,002 mm, Dicke <0,02 μm) in der Ton-Fraktion (Ton) des Bodens (Bodenarten [Tab.]). Sie entstehen bei der Verwitterung (Bodenentwicklung) direkt aus Schichtsilicaten (Glimmern; Kieselsäuren), oder sie bilden sich neu aus Zerfalls- und Lösungsprodukten verschiedener Silicate (z.B. Feldspäte). Die Tonplättchen tragen wegen ihres kristallinen Aufbaus außen überwiegend negative elektrische Ladungen. An ihrer Oberfläche kann, gegebenenfalls unter Aufweitung der aneinanderhaftenden Plättchen, reversibel Wasser gebunden werden, d.h., sie können quellen (Quellung) und schrumpfen. Ebenso wie Wasser werden positiv geladene Ionen (Kation) der Bodenlösung sorbiert (Sorption). Tonminerale zählen mit den Huminstoffen zu den Bodenkolloiden (Humus). Wie diese sind sie für die Nährstoffsorption (Nährstoffhaushalt) und den Ionenaustausch im Boden (Bodenreaktion) verantwortlich. Huminstoffe und Tonminerale verbinden sich unter geeigneten Bedingungen zu organo-mineralischen Ton-Humus-Komplexen. – Tonminerale unterscheiden sich in ihrer Kristallstruktur. Die wichtigsten sind: Kaolinit, ein Zweischichtmineral: Das Kristallplättchen besteht aus 2 miteinander verbundenen Elementarschichten, einer tetraedrischen Silicatschicht und einer oktaedrischen Aluminiumhydroxidschicht. Solche zweischichtige Plättchen haften über Wasserstoffbrücken fest aneinander. Einlagerung von Wasser und Ionen ist nicht möglich, wohl aber bieten die äußeren Bruchkanten Sorptionsmöglichkeiten. Diese Plättchen können also nicht quellen, ihre Austauschkapazität ist gering. Montmorillionit, Illit und Vermiculit; Dreischichtminerale: Eine innere oktaedrische Aluminiumhydroxidschicht wird von 2 äußeren tetraedrischen Silicatschichten umgeben. Hier sind Si4+-Ionen (Silicium) unregelmäßig durch Al3+-Ionen (Aluminium) ersetzt (Alumosilicate), aber auch andere niederwertige Metallkationen kommen für diesen isomorphen Ersatz in Frage (Fe3+, Fe2+, Mg2+; Eisen, Magnesium). Die Plättchen sind aufgrund der Ladungsdifferenz nach außen hin negativ geladen. Zwischen den Plättchen wirken eher Abstoßungskräfte; sie können Wasser und Ionen sorbieren, sind also quellfähig und haben hohe Austauschkapazität. Silicatböden.

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