Хімічне вивітрювання (руйнування порід та мінералів) викликається водою (особливо кислою) та газами, наприклад, киснем. Деякі іони і сполуки можуть вихідного мінералу можуть розчинятись та живити грунтові води та річки. Тонкозернисті тверді речовини можуть вимиватись (видалятись), залишаючи хімічно змінені залишки, що формують основу грунтів. Фактично проходить пристосування порід і мінералів, що утворились вглибині землі при високих тисках та температурі до умов поверхні.
Відомі різні механізми хімічного вивітрювання, комбінації яких діють одночасно в ході руйнування порід та мінералів.
Розчинення
Найпростіша реакція вивітрювання – розчинення. Наприклад розчинення галіту (NaCl), в результаті чого проходить його дисоціація.
NaCl↔Na++Cl‑
Окислення
Вільний кисень відіграє велику роль при розкладанні речовин у відновленій формі. Наприклад, окислення відновленого заліза (ІІ) та сірки в піриті (FeS2):
FeS2+3,5О2+7Н2О= 2Fe(OH)3+H2SO4
Сульфіди часто зустрічаються в рудних жилах та вугільних відкладах. При розробці рудних родовищ сульфіди залишаються у відвалах, які затоплюються грунтовими водами. Утворення сульфатної кислоти робить дренажні води із закинутих рудників сильно кислими (рН 1-2). Така кислотність може збільшувати рухливість багатьох катіонів і стати причиною токсичності для водних екосистем.
Кислотний гідроліз
Континентальні води містять розчинні форми, які надають їм кислотності (розчинення у воді оксидів карбону, сульфуру та нітрогену. Вивітрювання вапняку демонструє наступна реакція:
СaCO3+H2CO3↔ Ca2++2HCO3‑
У природних водах проходять процеси пов’язані не тільки з вивітрюванням. Їх направленість залежить від значень рН, Е, іонної сили води тощо.
Коли вода насичена або пересичена іонами відносно малорозчинних сполук може відбуватися їх осадження. Так при достатній концентрації Са2+ оптимальних значеннях іонної сили та рН може проходити осадження СаСО3:
Ca2++2HCO3‑↔CaCO3↓+H2О+СО2
У водному середовищі можуть проходити і процеси відновлення. При невисокому окисно-відновному потенціалі (0,2-0,4 В) в слабо кислому середовищі ( рН 4-5) може відбуватися відновлення оксидів Mn(IV) та Fe(III) до Mn(IІ) Fe(II), що значно посилює їх рухливість:
MnO2+2[H] +2H+ = Mn2+ + 2H2O
Біологічні процеси
В великих річках та озерах з слабкою течією зміни в хімічному складі води викликані біологічними процесами можуть бути досить значні.
Всі фото синтезуючі організми поглинають світло і синтезують органічні речовини:
CO2+H2O=CH2O+O2
В процесі оборотної реакції виділяється енергія, яка підтримує життя. Розкладання органічних речовин (яке практично завжди проходить за участі бактерій) може проходити на будь якій глибині і потребує кисню. Органічна речовина, що утворюється в еуфотичній зоні, опускається в глибинні води, де окислюється, ще більш понижуючи вміст кисню (з огляду стратифікації), що загрожує живому. Коли кисень витрачається бактерії використовують інші окисні агенти в порядку, що залежить від виходу енергії. Наприклад, сульфатредукуючі бактерії в якості акцептора електронів використовують сульфат:
СH2O+SO42‑ = HCO3‑+HS‑+H+
Відновлення сульфатів в прісних водоймах не має особливого значення для споживання органічної речовини, так як рівень розчинних сульфатів дуже низький. Однак в морській воді сульфатів багато і процес їх відновлення дуже важливий.
В деяких багатих органічною речовиною річних мулах, болотах, рисових полях істотним деструкційним процесом є метаногенз. Відомо, що відновлений продукт реакції метан є парниковим газом.
(стратифікація – розшарування водойм по густині, внаслідок нерівномірного нагрівання.)