liat tanah
TRANSCRIPT
mk. Dasar ilmu Tanah
MINERALOGI TANAHOleh: Prof.Dr.Ir.Soemarno,M.S.
Penyusun Tanah Mineral
Mineral Primer: Kuarsa Mineral Sekunder: Liat silikat
Udara: 20-30%
Mineral: 45%
Pori: 50%Air: 20-30% Organik 5%
Padatan: 50%
MINERAL
Mineralogi: cabang ilmu geologi yg mempelajari kerak bumi dari sudut pandang MINERAL MINERAL = minera , yang artinya BIJIH Mineral adalah komponen batuan yg mempunyai komposisi kimiawi tertentu dengan sifat-sifat fisik yg khas (warna, kekerasan, kilap, dll). Mineral ini merupakan produk alami dari proses kimiafisika di dalam kerak bumi.
AMORF dan KRISTALINAmorf: bahan padatan yg dicirikan oleh tidak adanya struktur yg tegas, mempunyai sifat fisik seragam pd semua arah (isotropik) Kristalin = kristaloid: bahan padatan yg mempunyai struktur kristal tertentu, sifat-sifatnya ditentukan oleh (1) jumlah unit struktural (atom , ion, atau molekul) yg diikat bersama oleh gaya elektrostatika dlm suatu pola tertentu, (2) perbandingan ukuran unit-unit strukturalnya, dan (3) ikatan kimia antara atom-atom. KOLOID : COLLA = perekat, lem adalah sistim dispersi yg heterogen terdiri atas fase terdispersi dan medium dispersi. Fase terdispersi merupakan partikel halus ( 1 - 100 mU) tersebar merata dlm medium dispersinya. Koloid ada dua macam, yaitu GEL (partikel terdispersi dominan) dan SOL (medium dispersinya dominan)
Divisi I : Unsur-unsur alami dan senyawa inter-metalik Divisi II : Karbida, Nitrida, dan Fosfida Divisi III : Sulfida, Garam Sulfon, dan senyawa turunannya Divisi IV : Halida (Fluorida; Klorida, Bromida, dan Iodida) Divisi V : Oksida (Oksida sederhana, Hidroksida) Divisi VI : Garam oksigen (Iodat, Nitrat, Karbonat, Sulfat, Kromat, Molibdat, Fosfat, Arsenat, Borat, dan Silikat) Klasifikasi Silikat: 1. Neso-Silikat : Tetrahedra SiO4 berdiri sendiri-sendiri 2. Soro-silikat : dua SiO4 berpolimerisasi 3. Siklo-silikat : Tetrahedra SiO4 membentuk rantai siklis 4. Ino-silikat : Tetrahedra SiO4 membentuk lembaran kontinyu 5. Filo-silikat : Polimerisasi SiO4 membentuk struktur tiga dimensi 6. Tekto-silikat : Tetrahedra SiO4 berpolimerisasi membentuk struktur tiga dimensi yang kompleks.
KELOMPOK OKSIDA
1. Dalam pembentukannya diperlukan oksigen dari udara 2. Ikatan ionik di antara unit-unit strukturalnya 3. Struktur kristal mengandung O (oksida) dan OH- (hidroksida) 4. Dlm struktur kristalnya, kation inti dikelilingi oleh anion oksigen dan hidroksil
HEMATIT : Fe2O3Komposisi kimia : mengandung 70% Fe, campurannya Ti dan Mg Struktur kristal : Agak kompleks Habit : Pipih, Rhombohedral Warna : Hitam besi hingga kelabu baja Kekerasan : 5.5 - 6.0; Rapuh Berat jenis : 5.0 - 5.2 Sifat diagnostik : Warna goresannya merah, sangat keras, tidak magnetik Genesis : Dibentuk dalam suasana oksidasi dlm endapan dan batuan
MAGNETIT : FeFe2O4Komposisi kimia Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik Genesis : FeO 70%, Fe2O3 69%, kadar Fe 72.4% : Kubik, simetrik, heksoktahedral : Oktahedral : Hitam besi : 5.5 - 6.0; Rapuh : 4.9 - 5.2 : Magnetik kuat, Warna goresannya hitam : Dibentuk dalam suasana reduksi dlm endapan bijih dan batuan
KELOMPOK OKSIDA
KUARSA: SiO4 1. Ada tiga polimorfiknya: Kuarsa, Tridimit, Kristobalit 2. Modifikasinya diberi awalan alfa, beta 3. Ion inti Si4+ dikelilingi oleh empat anion oksigen O= yg menempati titik sudut tetrahedron
KUARSA : SiO2Komposisi kimia Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik Genesis : Sesuai dg formulanya : Agak sederhana . : Heksagonal : Tidak berwarna, putih susu, kelabu : 7.0 : 2.5 - 2.8 : Bentuknya yg khas, keras, tdk mempunyai belahan :
Bentuk kristal Kuarsa
KELOMPOKHIDROKSIDA
1. Senyawa logam dengan OH- : Hidrat atau hidroksida 2. Struktur kristalnya berlapis 3. Heksagonal
BRUSIT : Mg(OH)2Komposisi kimia Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : MgO 69%; H2O 31%; campurannya Fe dan Mn : Berlapis : Tabuler tebal : Putih, kadangkala kehijauan : 2.5 : 2.3 - 2.4 : Mudah larut dlm HCl
HIDRARGILIT : Al(OH)3Komposisi kimia Sistem Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : Al2O3 65.4%, H2O 34.6% : Monoklin, Simetri prismatik : Berlapis, lembaran Al dijepit oleh dua lembaran hidroksil : Tabuler-heksagonal : Putih, sedikit kekelabuan : 2.5 - 3.5 : 2.43 : Belahan sgt baik, kilap kaca, ringan
KELOMPOK KARBONAT
KALSIT : CaCO3Komposisi kimia Struktur kristal Habit Agregat Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : CaO 56%; CO2 44%; campurannya Mg, Fe dan Mn sampai 8% : spt NaCl : Skalenohedral : Kalsit yg kompak disebut Marble, Sdg Batukapur bersifat kriptokristalin kompak : umuknya tdk berwarna, atau Putih susu : 3.0; Rapuh : 2.6 - 2.8 : Bereaksi dg keras bila diberi HCl
MAGNESIT : Mg(CO3 )Komposisi kimia Sistem Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : MgO 47.6, CO2 52.4% : Trigonal, Simetri , ditrigonal skalenohedral : Analog dg kalsit : Umumnya rhombohedral : Putih dg becak kekuningan atau kekelabuan : 4.0 - 4.5 ; Rapuh : 2.9 - 3.1 : Larut asam bila dipanaskan, kondisi dingin tdk bereaksi dg HCl
DOLOMIT : CaMg(CO3)2Komposisi kimia Sistem Warna Berat jenis Sifat diagnostik : MgO 21.7%, CaO 30.4%, CO2 47.9% : Trigonal, Simetri rhombohedral : Putih kelabu Kekerasan : 3.5 - 4.0 ; Rapuh : 1.8 - 2.9 : Kondisi dingin lambat bereaksi dg HCl
KELOMPOK FOSFAT
VIVIANIT : Fe3(PO4)2 . 8H2OSistem : Monoklinik Habit : Kristal prismatik Warna : tidak berwarna Kekerasan : 1.5 - 2.0 Berat jenis : 2.68 Sifat diagnostik : Biasanya berubah menjadi biru atau hijau , belahan jelas, larut asam nitrat menghasilkan endapan fosfat yg kuning
APATIT : Ca5(PO4)3Cl,OH,FSistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Heksagonal : Kristal dlm batu kapur prismatik : Tidak jelas : 5.0 ; Rapuh : 3.1 - 3.2 : Hijau, hijau kebiruan, hijau kelabu, biru, violet : Bentuk kristalnya, warnanya , lareut dlm asam
TURQUOIS : CuAl6(PO4)4(OH)8. 4H2OSistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Triklinik : Kristal jarang ditemukan, biasanya masif : Putih kelabu : 5 - 6.0 : 2.6 - 2.8 : Biru langit, Hijau kebiruan : Warna biru yang khas
KELOMPOK FELDSPAR
SANIDIN= ORTOKLAS : KAlSi3O8Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : Monoklinik : Kristal prismatik pndek, agak pipih atau memanjang : umumnya tidak berwarna : 6.0 : 2.56 : Kilap kaca
MIKROKLIN : KAlSi3O8Sistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Triklinik : Serupa dg Ortoklas : Sempurna, baik : 6.0 : 2.56 : Putih, cream, merah muda : Sifat optik
PLAGIOKLAS : (Ca,Na)(Al,Si) AlSi2O8Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Triklinik : Kristal biasanya berbentuk batang : Putih atau kelabu : 6.0 : 2.62 - 2.76 : Putih atau kelabu : bentuk kembar
FILOSILIKAT
1. Ciri khusus: Adanya tetrahedron SiO4 dimana tiga atom oksigen pd titik sudutnya mengikat tetrahedra lainnya shg membentuk lembaran tetrahedra 2. Lembaran tetrahedra ini dapat bergabung dg lembaran oktahedra membentuk lapisan majemuk tetrahedra-oktahedra
KAOLINIT : Al4Si4O10(OH)8Sistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Kimiawi : Triklinik : Kristal pseudoheksagonal pipih : Sempurna : 2.0 : 2.6 : Putih, seringkali berbintik coklat atau kelabu : Komposisi sesuai formula, substitusi jarang terjadi. Polimorfiknya adalah Dikrit, Nakrit, dan Haloisit.
MONTMORILONIT : Al2Si4O10(OH)2. xH2OSistem : Monoklinik Habit : Kristal sukar dilihat Warna : Biasanya kelabu atau kelabu kehijauan Kekerasan : 2 - 2.5 Berat jenis : 2.0 - 2.7, menurun dengan kadar air Sifat diagnostik : Komposisinya selalu menyimpang dari formula ideal, sering terjadi substitusi atom dlm struktur kristal, misalnya Mg mengganti Al, Al mengganti Si. Substitusi ini mengakibatkan munculnya muatan negatif pd struktur.
FILOSILIKAT
VERMIKULIT : Mg3Si4O10(OH)2 . xH2OSistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Kimiawi : Monoklinik : Biasanya pseudomorf : Sempurna : 1.5 : 2.4 : Kuning sampai coklat : Selalu ada sejumlah Al yg menggantikan Si, Mg oleh feri
KELOMPOK MIKA
MUSKIVIT : KAl2(AlSi3O10) (OH)2Sistem : Monoklinik Habit : Biasanya masanya berlapis Warna : Tidak berwarna atau pucat Kekerasan : 2.5 Goresan : Putih Komposisi kimia : Komposisinya beragam akibat substitusi atom. Sejumlah Na menggantikan K. Sebagian Al (koordinasi enam) digantikan oleh Mg dan Fe.
BIOTIT : K(Mg,Fe)3 (AlSi3O10)(OH)2Sistem : Monoklinik Habit : Kristalnya prisma pseudo-heksagonal, seringkali pipih berlapis Belahan : Sempurna Kekerasan : 2.5 Berat jenis : 2.8 - 3.4 Warna : Kuning pucat hingga coklat Komposisi kimia : Komposisinya beragam. Sebagian K diganti oleh Na, Ca, Rb, Cs. Mg dapat diganti oleh fero dan feri; sebagian OH dapat diganti oleh F
KHLORIT : (Mg, Fe,Al)6 (Al,Si)4O10 (OH)8Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Warna Komposisi kimia : Monoklinik : Kristal pseudo-heksagonal : Hijau khas : 2.5 : 2.6 - 3.3 : Hijau khas : Mg dan Fe dapat saling menggantikan
Alumino silikat
Kaya Mg, Ca, Na, FeFeldspar; Augit; Hornblende Muskovit; Mika; Biotit
Kaya KMikroklin; Ortoklas
Klorit
-Mg -K -K
Hidrous mika
-Mg Derajat Pelapukan Meningkat -Mg
-K
Vermikulit
+K
Pengusiran basa lambat
Montmorilonit
Kaya Mg dlm zone pelapukan
Pengusiran basa cepat
Kaolinit
Pengusiran basa cepat
Iklim panas basah (-Si)
Oksida Fe dan Al
Iklim panas basah (-Si)
Diagram ttg Kondisi umum pembentukan liat silikat dan oksida Fe & Al
TETRAHEDRA SILIKA
OKTAHEDRA ALUMINA
SiO
Al
OH
MINERALOGI LIAT
KAOLINIT
1. Paket lapisan mineral tersusun atas lempeng aluminiumhidroksida yg bergabung dg lempeng silika 2. Salah satu ion oksigen menjadi mata rantai (jembatan) di antara kedua lempengan 3. Seluruh kristal merupakan tumpukan dari paket-paket lapisan seperti di atas
O Sitetrahedra
3O 2 Si O-OH-O 2 Al 3 OHOktahedra
Al OH
Pd kondisi kemasaman alamiah (pH 4 - 8), kaolinit tdk begitu aktif. Hidroksil permukaan yang terikat pada Al, bersifat asidoid pd pH > 8.1, bersifat basidoid pd pH < 8.1. Shg pd kondisi pH tinggi, permukaan liat ini akan bermuatan negatif, KTK nya tinggi
MINERALOGI LIAT
HALOISIT
1. Seringkali mengiringi kaolinit, formulanya Al2O3.2SiO2.4H2O 2. Lempeng-lempeng Si dan Al tidak diikat oleh ion-ion oksigen milik bersama 3. Seluruh kristal terdiri atas lempeng Si2O5H2 bergantian dg lempeng Al2(OH)6
O Sitetrahedra
AlOH
3O 2 Si 2 OH 3 OH 2 Al Oktahedra 3 OH
Kisi kristal tidak tahan terhadap pemanasan Pada suhu 40oC air telah lenyap dan lambat laun terbentuk suatu persenyawaan meta-haloisit
MINERALOGI LIAT
PIROFILIT
1. Rumus umumnya Al2O3.4SiO2.H2O 2.
O Sitetrahedra
Al OHtetrahedra
3O 2 Si O-OH-O 2 Al O-OH-O 2 Si 3O
oktahedra
Permukaan kristal tersusun atas atom oksigen dari lempengan Si2O5, bersifat inert
MINERALOGI LIAT MONTMORILONIT
1. Kisi kristalnya bersifat dapat membengkak 2. Ruang antara Lempeng-lempeng dapat dimasuki air, shg jarak antar lempengan melebar 3. Rumus umum Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O n H2O
n H2O
..
n H2O ...
tetrahedra
3O 2 Si O-OH-O 2 Al /Fe/Mgoktahedra
O-OH-Otetrahedra
2 Si 3O
n H2O
n H2O
..n H2O ..
MINERALOGI LIAT
SERISIT
1. Adalah Muskovit yg bersisik halus dg formulanya K2O. 3Al2O3. 6SiO2. 2H2O atau KAl2(AlSi3)O10(OH)2 2. Mg menggantikan sebagian Al (Substitusi isomorfik) 3. Paket-paket Al2(AlSi3)O10(OH)2 dirangkaikan bersama oleh ion kalium 6O . K ... 6O tetra- Al, 3Si hedra 2O-2OH-2O
KSi OH
Al
4 Al
oktahedra
2O-2OH-2O O Al, 3Si tetrahedra 6O . K .
MINERAL LIAT
Ukuran liat 2 mikron Ukuran partikel koloid 1 mikron Tidak semua liat bersifat koloidal LIAT SILIKAT: Berbentuk pipih-laminer, lapisan lempengan Berstruktur kristal = kristalin Umumnya bersifat koloidal Luas permukaannya sangat besar Permukaannya bermuatan elektronegatif shg mampu menjerap kation-kation
Liat Fe dan Al-hidrous-oksida: Tidak mempunyai struktur kristal, amorf Banyak dijumpai di daerah tropika
ALOFAN: Si dan Al seskui-oksida Al2O3.2SiO2.H2O
STRUKTUR LIAT SILIKAT
Ukuran kecil , KRISTALIN Tersusun atas unit-unit kristal Susunan mineralogik dari unit kristal ini tgt pada tipe liat
Struktur Dasar LIAT SILIKAT: Silikat-alumina = alumino-silikat: Lempengan tetrahedra-silika bertumpukan dg lempengan oktahedra aluminaTetrahedra silika Oktahedra alumina Kedua lempengan ini berikatan satu-sama lain dalam kristal liat melalui atom oksigen .. Jembatan oksigen
Tetrahedra SiO4
Oktahedra
Mineralogi Liat Silikat
Berdasar susunan lempeng dlm unit kristal: 1. Tipe mineral 1:1 (Silika : Alumina) 2. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya memuai 3. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya tdk memuai 4. Tipe mineral 2:2
Tipe Mineral 1:1 Kaolinit, Haloisit, Anauksit, Dikit Unit kristal terdiri atas satu lempeng silika & satu alumina Kisi kristalnya 1:1 Kedua kisi dlm unit kristal diikat oleh atom oksigen yg dipegang bersamaan oleh atom Si dan Al dlm masing-masing kisi Unit-unit kristal diikat bersama secara kuat oleh ikatan hidrogen sehingga tidak dapat memuai (mengembang-mengkerut) Permukaan efektif terbatas di permukaan luar saja Hampir tidak ada substitusi isomorfik Nilai KTK-nya rendah Kristal Kaolinit berbentuk heksagonal, diameternya 0.1 - 5 mikron Sifat plastisitas dan kohesinya rendah Sifat koloidalnya tidak terlalu intensif
Mineralogi Liat Silikat
Tipe mineral Memuai 2:1 Unit kristalnya tersusun atas lempeng alumina yang dijepit oleh dua lempeng silika Dua Kelompok yang terkenal: 1. Montmorilonit : Montmorilonit, Beidelit, Nontronit, Saponit 2. Vermikulit
MONTMORILONITUnit-UNIT kristal diikat bersama melalui ikatan oksigen yang lemah, sehingga kisi kristal mudah mengembang bila basah Diameter montmorilonit 0.01 - 1 mikron Permukaannya sangat luas: Permukaan luar dan permukaan dalam Muatan listrik negatif pada permuakaannya sangat besar, terdiri atas muatan permanen dan muatan yang tergantung pH. Muatan permanen terbentuk melalui proses substitusi isomorfik Mg menggantikan sebagian Al dalam lempeng Oktahedron Al menggantikan sebagian Si dalam lempeng Tetrahedron Sifat plastisitas dan kohesinya tinggi, mengembang & mengkerut Sifat koloidalnya sangat intensif
Mineralogi Liat Silikat
VERMIKULIT Ciri-ciri strukturalnya serupa dengan Montmorilonit Pd bbrp Vermikulit ternyata Mg dominan, menggantikan Al dalam lempeng alumina. Pd lempeng silika sebagian Si digantikan oleh Al, inilah yang Menimbulkan MUATAN NEGATIF yg sangat besar Kapasitas jerapan (KTK) sangat besar. Molekul air bersama dg kation Mg dijerap kuat di antara unit kristal, sehingga derajat memuainya tidak terlalu intensif (MEMUAI TERBATAS)
Tipe mineral 2:1 Tidak Memuai (ILLIT) Ukurannya berada di antara montmorilonit dan kaolinit Muatan negatifnya terutama pd lempeng silika tetrahedra, karena sekitar 15% dari Si digantikan oleh Al. Kalium diikat kuat di antara unit-unit kristal, sehingga tidak mudah mengembang
Mineralogi Liat Silikat
KLORIT: Tipe mineral 2:2 Mineral liat Magnesium-silikat yg mengandung Fe dan Al. Satu unit kristal tersusun atas LAPISAN TALK (spt montmorilonit) dan LAPISAN BRUSIT [ Mg(OH)2 ] Atom Mg mendominasi lempeng oktahedron lapisan TALK. Sehingga unit kristal terusun atas dua lempeng tetrahedron silika dan dua lempeng oktahedron magnesium (Tipe 2:2) Mineral liat ini bersifat mudah memuai
CAMPURAN LIAT SILIKATSusunan unit kristalnya berbeda-beda, spt misalnya: 1. Klorit - Illit 2. Ilit-Montmorilonit
Ciri-ciri
Tipe Liat Montmorilonit Ilit
Kaolinit0.1 - 5 Heksagonal 5 - 20 Sempit Tdk ada Rendah Rendah 3 - 15
Ukuran (mikron) 0.01 - 1 0.1 - 2 Bentuk Serpih tak menentu Serpih tak menentu Permukaan jenis (m2/g) 700-800 100-200 Permukaan luar Luas Sedang Permukaan dalam Sgt luas Sedang Kohesi / Plastisitas Tinggi Sedang Kapasitas Memuai Tinggi Sedang KTK (me/100 g) 80-100 15 - 40
Sumber: Sifat dan Ciri Tanah (G. Soepardi, 1983)
Mineral Koloidal selain Silikat
HIDRUS OKSIDA BESI & ALUMINIUM Liat ini penting karena Sangat dominan di daerah tropika Molekul air berasosiasi dengan oksida : Fe2O3.xH2O : Limonit dan Goetit Al2O3.xH2O : Gibsit Muatan negatifnya sedikit Sifat plastisitas, lengket, dan kohesinya rendah Tanah yg kaya minerla liat ini biasanya sifat isiknya baik
ALOFAN & MINERAL AMORFBersifat koloidal non-kristalin Alofan: Gabungan antara silikon dan aluminium seskuioksida Susunannya mendekati Al2O3.2SiO2.H2O Banyak ditemukan pada tanah-tanah Abu volkan
SIFAT Koloidal MINERAL LIAT
Karakteristik bahan koloid: penyebaran cahaya, osmotik dan muatan listrik Koloid tanah bersifat amfotir, diduga ada kaitannya dg gel-gel besi, aluminium, dan mangan yang menyelimuti inti kristalin. Berbagai jenis kation dijerap oleh koloid tanah dengan kekuatan yang berbeda-beda, tergantung pada ukuran, muatan (valensi) dan hidratasi kation. Penjerapan kation oleh mineral liat berhubungan erat dengan tipe mineral liat Kaolinit dan Haloisit: muatan listrik terdapat pd ikatan yg patah di tepi kristal, dan disosiasi H dari gugusan OH permukaan Ilit dan Khlorit; muatan listrik pd ikatan yg patah di tepi kristal, dan muatan permanen akibat substitusi atom inti kristal Montmorilonit dan Vermikulit: muatan listriknya terutama akibat dari substitusi atom inti kristal.
PENJERAPAN DAN PERTUKARAN ION Penjerapan kation dipengaruhi oleh: 1. Jenis kation 2. Konsentrasi ion-ion 3. Sifat anion yang berhubungan dg kation 4. Sifat partikel koloid
Sumber muatan negatif liat Silikat
PINGGIRAN KRISTAL YANG TERBUKA Ada dua mekanisme, yaitu: 1. Adanya valensi dari atom inti (Si atau Al) yg tidak dijenuhi yg terdapat pd pinggiran patahan lempeng silika dan alumina 2. Permukaan luar yg datar (pd Kaolinit) mempunyai gugusan oksigen dan hidroksil (OH-) yg tersembul dan merupakan titik-titik yg bermuatan negatif. Muatan ini sifat dan besarannya tergantung pH
SUBSTITUSI ISOMORFIK = Penggantian atom inti kristalO = Si = O (tidak bermuatan) O = Al - O (bermuatan negatif satu)
OH
OH OH Al Al OH
OH
OH OH Mg Al
-1
O
O
O
O
OH
Material
KTK (meq/100g) Permanen Variabel Total 6 0 8 12 3 5 4 41 98 118 85 19 18 4 5 4 51 136
KTA
Montmorilonit 112 Vermikulit 85 Illit 11 Halloisit 6 Kaolinit 1 Gibsit 0 Goetit 0 Alofan 10 Peat 38
1 0 3 15 2 5 4 17 6
Sumber: Mehlich & Theisen (Sanchez, 1976).
R-C=O O O R-C O O R-C O Al + 3OH-
R-C=O O O R-C O O R-C O + Al(OH)3
Peningkatan muatan negatif gugusan karboksil terjadi kalau ion kompleks aluminium diendapkan; ini terjadi kalau pH tanah meningkat (ada OH-)
Fe O OH Fe O OH H+ Fe
Fe Fe HO O O OH Fe Fe H+ + HO O O OH + OH-
Fe HO O Fe O O Fe + H2O
Fe Fe
O OHFe
HO O
O OH
HO OFe
Fe Fe
POSITIF
ZERO
NEGATIF
Andept 0 +Net surface charge me/100g pH(H2O) = 6.5
HumultHor A
0 +
Hor A
Hor BpH(H2O) = 5.8
OrthoxHor A Hor B
Udalf 0
0 +
Hor A
Hor BpH(H2O) = 6.8
pH(H2O) = 6
+ pH dlm 0.01 N NaCl
pH & ZERO POINT of CHARGE 1. Status muatan dari sistem liat-oksida dpt dg mudah ditentukan dg mengukur pH-nya dalam air dan dalam larutan garam netral seperti 1 N KCl 2. pH = pH (1 N KCl ) - pH ( H2O) = positif : koloid liat bermuatan positif (KTA) = negatif : koloid liat bermuatan negatif (KTK) 3. Dalam sistem liat silikat berlapis, pH selalu negatif : [Liat]-H+ + H2O ===== [ Liat ]-H+ + H2O [Liat]-H+ + KCl ===== [ Liat ]-K+ + Cl- + H+ sehingga pH dalam air lebih tinggi dp pH dalam lrt KCl
pH & ZERO POINT of CHARGE 4. Dalam sistem liat oksida, pH dpt positif atau negatif tgt pada pH tanah aktual: [Liat+]OH- + H2O ===== [ Liat +]OH- + H2O [Liat+]OH- + KCl ===== [ Liat+]Cl- + OH- + K+ 5. Nilai pH negatif, bukan berarti seluruh permukaan liat bermuatan negatif, ada sedikit muatan positif pada titik-titik yang terisolir dari muatan negatif. Ultisol, Oxisol, Alfisol: KTA = < 1 meq/100g Andepts : KTA = 6.8 meq/100g ------------------- pd kondisi pH tanah lapangan
FAKTOR HUBUNGAN pH vs MUATAN LISTRIK Pada sistem liat-oksida hubungan tsb adalah:
kDRT pHo = --------- . -------4 F pHdimana: : muatan permukaan (m.eq./ 100 g) k : reciprocal tebal lapisan rangkap (tgt konsentrasi lrt tanah) D : konstante dielektrik R : konstante gas T : temperatur absolut F : konstante Faraday pH : pH tanah pHo : pH tanah pd titik isoelektrik, yaitu pH pd ZPC
ALTERATION of the ZERO POINT OF CHARGE pH pada ZPC dapat berubah: KTK naik, pH tetap
O Al O OH Al O + R OH BO T C O OH
O Al R O C=O Al O + H2O
AlO
AlO
O-
PERTUKARAN KATION
Contoh sederhana: Ca-[MISEL] + 2H+ PERTUKARAN KATION DI ALAM H-[MISEL]-H + Ca++
40Ca 20Al + 5 H2CO3 MISEL 20H 20L
38Ca 20Al MISEL 25H 19L
+ 2 Ca(HCO3)2L(HCO3) tercuci
KEHILANGAN KATION LOGAM: Dengan mekanisme reaksi seperti di atas, kation logam Ca, Mg, K, dan Na dapat hilang tercuci dari tanah, dan tanah menjadi semakin masamPENGARUH PEMUPUKAN: 40Ca 20Al MISEL 40H + 7 KCl 20L
7K 38Ca + 2 CaCl2 MISEL 20Al 39H HCl 18L 2 LCl
KAPASITAS
TUKAR KATION[ KTK ]
Koloid tanah bermuatan negatif, sehingga mampu menjerap (mengikat) kation. Kation-kation yg dijerap ini dapat ditukar dengan ammonium atau barium, kemudian ammonium atau barium itu ditentukan jumlahnya. ..Kapasitas jerapan dapat diketahui besarnya
PENGARUH pH TANAH Sebagian dari muatan negatif pd koloid tanah tergantung pd pH, sehingga kapasitas jerapan juga dipengauhi pH Biasanya KTK ditetapkan pd pH 7.0 atau lebih, ini berarti meliputi muatan permanen dan sebagian besar muatan yg tergantung pH
CARA MENYATAKAN Satuan untuk kapasitas tukar kation (KTK): mili-ekuivalen (meq atau me) 1 meq = 1 mg hidrogen atau sejumlah ion lain yg dapat bergabung atau menggantikan ion hidrogen tsb. KTK liat = 1 me/100 g : setiap 100 gram liat dapat menjerap 1 mg hidrogen
KTK, me/100 g)
200
160
Koloid Organik
120
Montmorilonit
Muatan tgt pH80
40
Muatan permanen4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 pH tanah
KTK TANAH
Tanah asalCiletuh, Jabar Way Seputih, Lampung Pengubuan, Lampug Tj.Kresik, Krawang Rentang Barat
KTK (me/100g)8.1 16.0 22.9 28.7 38.8
Kelas teksturLempung Berdebu Lempung Liat Berdebu Lempung Liat Berdebu Liat Berdebu Liat Berdebu
FAKTOR YG MEMPENGARUHI 1. Tekstur tanah: semakin halus teksturnya semakin tinggi KTKnya 2. Kandungan humus dan liat koloidal menentukan KTK tanah 3. Macam liat koloidal juga mempengaruhi besarnya KTK tanah
PERSENTASE
H+ dan Al+++ : sumber kemasaman tanah Al+++ + H2O Al(OH)++ + H2O Al(OH)++ + H+ Al(OH)2+ + H+
KEJENUHAN BASA TANAH
Kation basa: Ca++, Mg++, K+, dan Na++CaO + H2O Ca(OH)2 Ca++ + OH-
KB dan pHProporsi KTK yang ditempati oleh kation-kation basa disebut PERSENTASE KEJENUHAN BASA
Penurunan %KB mengakibatkan menurunnya pH Tanah di daerah iklim kering biasanya mempunyai KB yang tinggi Tanah di daerah iklim humid biasanya mempunyai KB yang rendah
PERTUKARAN KATION & KETERSEDIAAN HARA
Kation terjerap mudah tersedia bagi tanaman & jasad renik Penyerapan kation oleh akar: 1. Penyerapan melalui larutan tanah 2. Pertukaran ion antara akar dg koloid tanah
Kejenuhan kation dan serapan haraFaktor pelepasan kation jerapan: 1. Rasio / proporsi jenis-jenis kation pd kompleks jerapan 2. Kejenuhan Ca yg tinggi ------- Ca++ mudah diserap tanaman 3. Pengaruh jenis kation lain: Afinitas dan aktivitas kation
PENGARUH TIPE KOLOIDBerbagai koloid mempunyai daya ikat kation yg berbeda Kalsium diikat oleh montmorilonit lebih kuat daripada oleh kaolinit
TERIMAKASIH