penyusun tanah mineral
DESCRIPTION
BAHAN KAJIAN MK. DASAR ILMU TANAH MINERALOGI LIAT TANAH diabstraksikan Oleh : Prof.Dr.Ir.Soemarno,M.S . 2011. Penyusun Tanah Mineral. Mineral Primer: Kuarsa Mineral Sekunder: Liat silikat . Udara: Mineral: 20-30% 45% Air: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
BAHAN KAJIANMK. DASAR ILMU TANAH
MINERALOGI LIAT TANAH
diabstraksikan Oleh:Prof.Dr.Ir.Soemarno,M.S. 2011
Penyusun Tanah Mineral
Udara: Mineral:
20-30% 45%
Air:
20-30%
Organik
5%
Padatan: 50%
Pori: 50%
Mineral Primer: KuarsaMineral Sekunder: Liat silikat
MINERAL Mineralogi: cabang ilmu geologi yg mempelajari kerak bumi dari sudut pandang MINERALMINERAL = “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 kimia-fisika di dalam kerak bumi.
AMORF dan KRISTALIN
Amorf: 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, lemadalah 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-metalikDivisi II : Karbida, Nitrida, dan FosfidaDivisi III : Sulfida, Garam Sulfon, dan senyawa turunannyaDivisi 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-sendiri2. Soro-silikat : dua SiO4 berpolimerisasi3. Siklo-silikat : Tetrahedra SiO4 membentuk rantai siklis4. Ino-silikat : Tetrahedra SiO4 membentuk lembaran kontinyu5. Filo-silikat : Polimerisasi SiO4 membentuk struktur tiga dimensi6. Tekto-silikat : Tetrahedra SiO4 berpolimerisasi membentuk struktur tiga
dimensi yang kompleks.
KELOMPOK OKSIDA
1. Dalam pembentukannya diperlukan oksigen dari udara2. Ikatan ionik di antara unit-unit strukturalnya3. 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 MgStruktur kristal : Agak kompleksHabit : Pipih, RhombohedralWarna : Hitam besi hingga kelabu bajaKekerasan : 5.5 - 6.0; RapuhBerat jenis : 5.0 - 5.2Sifat diagnostik : Warna goresannya merah, sangat keras, tidak magnetikGenesis : Dibentuk dalam suasana oksidasi dlm endapan dan batuan
MAGNETIT : FeFe2O4Komposisi kimia : FeO 70%, Fe2O3 69%, kadar Fe 72.4%Sistem : Kubik, simetrik, heksoktahedralHabit : OktahedralWarna : Hitam besi Kekerasan : 5.5 - 6.0; RapuhBerat jenis : 4.9 - 5.2Sifat diagnostik : Magnetik kuat, Warna goresannya hitam Genesis : Dibentuk dalam suasana reduksi dlm endapan bijih dan batuan
KELOMPOK OKSIDA
KUARSA: SiO41. Ada tiga polimorfiknya: Kuarsa, Tridimit, Kristobalit2. Modifikasinya diberi awalan alfa, beta3. Ion inti Si4+ dikelilingi oleh empat anion oksigen O= yg menempati titik sudut tetrahedron
KUARSA : SiO2Komposisi kimia : Sesuai dg formulanya Struktur kristal : Agak sederhana . Habit : HeksagonalWarna : Tidak berwarna, putih susu, kelabuKekerasan : 7.0Berat jenis : 2.5 - 2.8Sifat diagnostik : Bentuknya yg khas, keras, tdk mempunyai belahanGenesis :
Bentuk kristal Kuarsa
KELOMPOK HIDROKSIDA
1. Senyawa logam dengan OH- : Hidrat atau hidroksida2. Struktur kristalnya berlapis 3. Heksagonal
BRUSIT : Mg(OH)2Komposisi kimia : MgO 69%; H2O 31%; campurannya Fe dan MnStruktur kristal : BerlapisHabit : Tabuler tebalWarna : Putih, kadangkala kehijauan Kekerasan : 2.5 Berat jenis : 2.3 - 2.4 Sifat diagnostik : Mudah larut dlm HCl
HIDRARGILIT : Al(OH)3Komposisi kimia : Al2O3 65.4%, H2O 34.6%Sistem : Monoklin, Simetri prismatikStruktur kristal : Berlapis, lembaran Al dijepit oleh dua lembaran hidroksilHabit : Tabuler-heksagonalWarna : Putih, sedikit kekelabuan Kekerasan : 2.5 - 3.5Berat jenis : 2.43Sifat diagnostik : Belahan sgt baik, kilap kaca, ringan
KELOMPOK KARBONAT
KALSIT : CaCO3Komposisi kimia : CaO 56%; CO2 44%; campurannya Mg, Fe dan
Mn sampai 8%Struktur kristal : spt NaClHabit : SkalenohedralAgregat : Kalsit yg kompak disebut “Marble”, Sdg
Batukapur bersifat kriptokristalin kompakWarna : umuknya tdk berwarna, atau Putih susu Kekerasan : 3.0; Rapuh Berat jenis : 2.6 - 2.8 Sifat diagnostik : Bereaksi dg keras bila diberi HCl
MAGNESIT : Mg(CO3 )Komposisi kimia : MgO 47.6, CO2 52.4%Sistem : Trigonal, Simetri , ditrigonal skalenohedralStruktur kristal : Analog dg kalsit Habit : Umumnya rhombohedralWarna : Putih dg becak kekuningan atau kekelabuan Kekerasan : 4.0 - 4.5 ; RapuhBerat jenis : 2.9 - 3.1Sifat diagnostik : Larut asam bila dipanaskan, kondisi dingin tdk bereaksi dg HCl
DOLOMIT : CaMg(CO3)2Komposisi kimia : MgO 21.7%, CaO 30.4%, CO2 47.9%Sistem : Trigonal, Simetri rhombohedral Warna : Putih kelabu Kekerasan : 3.5 - 4.0 ; RapuhBerat jenis : 1.8 - 2.9 Sifat diagnostik : Kondisi dingin lambat bereaksi dg HCl
KELOMPOK FOSFAT
VIVIANIT : Fe3(PO4)2 . 8H2OSistem : MonoklinikHabit : Kristal prismatikWarna : 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 : Heksagonal Habit : Kristal dlm batu kapur prismatikBelahan : Tidak jelas Kekerasan : 5.0 ; RapuhBerat jenis : 3.1 - 3.2Warna : Hijau, hijau kebiruan, hijau kelabu, biru, violetSifat diagnostik : Bentuk kristalnya, warnanya , lareut dlm asam
TURQUOIS : CuAl6(PO4)4(OH)8. 4H2OSistem : Triklinik Habit : Kristal jarang ditemukan, biasanya masif Warna : Putih kelabu Kekerasan : 5 - 6.0 Berat jenis : 2.6 - 2.8Warna : Biru langit, Hijau kebiruan Sifat diagnostik : Warna biru yang khas
KELOMPOK FELDSPAR
SANIDIN= ORTOKLAS : KAlSi3O8Sistem : MonoklinikHabit : Kristal prismatik pndek, agak pipih atau memanjangWarna : umumnya tidak berwarna Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.56 Sifat diagnostik : Kilap kaca
MIKROKLIN : KAlSi3O8Sistem : Triklinik Habit : Serupa dg OrtoklasBelahan : Sempurna, baik Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.56Warna : Putih, cream, merah mudaSifat diagnostik : Sifat optik
PLAGIOKLAS : (Ca,Na)(Al,Si) AlSi2O8
Sistem : Triklinik Habit : Kristal biasanya berbentuk batang Warna : Putih atau kelabu Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.62 - 2.76Warna : Putih atau kelabu Sifat diagnostik : 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)8
Sistem : Triklinik Habit : Kristal pseudoheksagonal pipihBelahan : Sempurna Kekerasan : 2.0 Berat jenis : 2.6Warna : Putih, seringkali berbintik coklat atau kelabu Kimiawi : 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 kehijauanKekerasan : 2 - 2.5 Berat jenis : 2.0 - 2.7, menurun dengan kadar airSifat 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.
Sumber: http://www.ctahr.hawaii.edu/huen/clay_structures.htm
Sumber: http://www.ctahr.hawaii.edu/huen/clay_structures.htm
FILOSILIKAT VERMIKULIT : Mg3Si4O10(OH)2 . xH2OSistem : Monoklinik Habit : Biasanya pseudomorfBelahan : Sempurna Kekerasan : 1.5 Berat jenis : 2.4Warna : Kuning sampai coklat Kimiawi : Selalu ada sejumlah Al yg menggantikan Si, Mg oleh feri
http://pubs.usgs.gov/of/2001/of01-041/htmldocs/clays/verm.htm
http://www.ctahr.hawaii.edu/huen/clay_structures.htm
KELOMPOK MIKA
MUSKIVIT : KAl2(AlSi3O10) (OH)2Sistem : MonoklinikHabit : Biasanya masanya berlapisWarna : Tidak berwarna atau pucatKekerasan : 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 berlapisBelahan : Sempurna Kekerasan : 2.5Berat jenis : 2.8 - 3.4Warna : 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 : Monoklinik Habit : Kristal pseudo-heksagonal Warna : Hijau khas Kekerasan : 2.5 Berat jenis : 2.6 - 3.3Warna : Hijau khas Komposisi kimia : Mg dan Fe dapat saling menggantikan
Alumino silikatKaya Mg, Ca, Na, Fe Kaya K
Feldspar; Augit; Hornblende Muskovit; Mika; Biotit Mikroklin; Ortoklas
Klorit Hidrous mika
Vermikulit
Montmorilonit
Kaolinit
Oksida Fe dan Al
Diagram ttg Kondisi umum pembentukan liat silikat dan oksida Fe & Al
-Mg-Mg
-Mg -K
-K
+K-K
Pengusiran basa lambat
Pengusiran basa cepat
Iklim panas basah (-Si)
Pengusiran basa cepat
Iklim panas basah (-Si)
Kaya Mg dlm zone pelapukan
Derajat Pelapukan Meningkat
TETRAHEDRA SILIKA OKTAHEDRA ALUMINA
Si
O
Al
OH
MINERALOGI LIATKAOLINIT
1. Paket lapisan mineral tersusun atas lempeng aluminium-hidroksida 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
Si
Al
OH
3 Otetra- 2 Sihedra
O-OH-O
2 Al Okta-
hedra
3 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 LIATHALOISIT
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
Si
Al
OH
3 Otetra- 2 Sihedra 2 OH
3 OH2 Al Oktahedra
3 OH
Kisi kristal tidak tahan terhadap pemanasanPada suhu 40oC air telah lenyap dan lambat laun terbentuk suatu persenyawaan meta-haloisit
MINERALOGI LIATPIROFILIT
1. Rumus umumnya Al2O3.4SiO2.H2O2.
O
Si
Al
OH
3 Otetra- 2 Sihedra O-OH-O 2 Al okta-
O-OH-O hedra
tetra- 2 Sihedra 3 O
Permukaan kristal tersusun atas atom oksigen dari lempengan Si2O5, bersifat inert
MINERALOGI LIATMONTMORILONIT
1. Kisi kristalnya bersifat dapat membengkak2. Ruang antara Lempeng-lempeng dapat dimasuki air, shg
jarak antar lempengan melebar3. Rumus umum Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O
n H2O n H2O
n H2O n H2O
……….. n H2O ………...
3 Otetra- 2 Sihedra O-OH-O
2 Al /Fe/Mg oktahedraO-OH-O
tetra-hedra 2 Si
3 O
………..n H2O ……..
MINERALOGI LIATSERISIT
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
K
Si
OH
Al
O
6 O…………. K ………...
6 Otetra- Al, 3Sihedra 2O-2OH-2O
4 Al oktahedra
2O-2OH-2O
Al, 3Si tetrahedra6 O
…………. K ……….
MINERAL LIAT
Ukuran liat 2 mikronUkuran partikel koloid 1 mikronTidak semua liat bersifat koloidal
LIAT SILIKAT:Berbentuk pipih-laminer, lapisan lempenganBerstruktur kristal = kristalinUmumnya bersifat koloidalLuas permukaannya sangat besarPermukaannya bermuatan elektronegatif shg mampu menjerap kation-kation
Liat Fe dan Al-hidrous-oksida:Tidak mempunyai struktur kristal, amorfBanyak dijumpai di daerah tropika
ALOFAN: Si dan Al seskui-oksida Al2O3.2SiO2.H2O
STRUKTUR LIAT
SILIKAT
Ukuran kecil , KRISTALINTersusun atas unit-unit kristalSusunan mineralogik dari unit kristal ini tgt pada tipe liat
Struktur Dasar LIAT SILIKAT:Silikat-alumina = alumino-silikat: Lempengan tetrahedra-silika bertumpukan dg lempengan oktahedra alumina
Tetrahedra silikaOktahedra alumina
Kedua lempengan ini berikatan satu-sama lain dalam kristal liat melalui atom oksigen …….. “Jembatan oksigen”
Tetrahedra OktahedraSiO4
Mineralogi Liat Silikat
Berdasar susunan lempeng dlm unit kristal:1. Tipe mineral 1:1 (Silika : Alumina)2. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya memuai3. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya tdk memuai4. Tipe mineral 2:2
Tipe Mineral 1:1Kaolinit, Haloisit, Anauksit, DikitUnit kristal terdiri atas satu lempeng silika & satu aluminaKisi kristalnya 1:1Kedua 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 hidrogensehingga tidak dapat memuai (mengembang-mengkerut)Permukaan efektif terbatas di permukaan luar sajaHampir tidak ada substitusi isomorfikNilai KTK-nya rendahKristal Kaolinit berbentuk heksagonal, diameternya 0.1 - 5 mikronSifat plastisitas dan kohesinya rendahSifat koloidalnya tidak terlalu intensif
Mineralogi Liat Silikat
Tipe mineral Memuai 2:1 Unit kristalnya tersusun atas lempeng alumina yang dijepit oleh dua lempeng silikaDua Kelompok yang terkenal:1. Montmorilonit : Montmorilonit, Beidelit, Nontronit, Saponit2. Vermikulit
MONTMORILONIT
Unit-UNIT kristal diikat bersama melalui ikatan oksigen yang lemah, sehingga kisi kristal mudah mengembang bila basahDiameter montmorilonit 0.01 - 1 mikronPermukaannya 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 OktahedronAl menggantikan sebagian Si dalam lempeng Tetrahedron
Sifat plastisitas dan kohesinya tinggi, mengembang & mengkerutSifat koloidalnya sangat intensif
Mineralogi Liat Silikat
Tipe mineral 2:1 Tidak Memuai (ILLIT) Ukurannya berada di antara montmorilonit dan kaolinitMuatan 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
VERMIKULIT
Ciri-ciri strukturalnya serupa dengan MontmorilonitPd 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 besarKapasitas jerapan (KTK) sangat besar.
Molekul air bersama dg kation Mg dijerap kuat di antara unit kristal, sehingga derajat memuainya tidak terlalu intensif (MEMUAI TERBATAS)
Mineralogi Liat Silikat
CAMPURAN LIAT SILIKATSusunan unit kristalnya berbeda-beda, spt misalnya:
1. Klorit - Illit2. Ilit-Montmorilonit
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
Ciri-ciri Tipe Liat Montmorilonit Ilit Kaolinit
Ukuran (mikron) 0.01 - 1 0.1 - 2 0.1 - 5Bentuk Serpih tak menentu Serpih tak menentu HeksagonalPermukaan jenis (m2/g) 700-800 100-200 5 - 20Permukaan luar Luas Sedang SempitPermukaan dalam Sgt luas Sedang Tdk adaKohesi / Plastisitas Tinggi Sedang RendahKapasitas Memuai Tinggi Sedang RendahKTK (me/100 g) 80-100 15 - 40 3 - 15
Sumber: Sifat dan Ciri Tanah (G. Soepardi, 1983)
Mineral Koloidal selain Silikat
ALOFAN & MINERAL AMORF Bersifat koloidal non-kristalin Alofan: Gabungan antara silikon dan aluminium seskuioksida
Susunannya mendekati Al2O3.2SiO2.H2OBanyak ditemukan pada tanah-tanah Abu volkan
HIDRUS OKSIDA BESI & ALUMINIUM
Liat ini penting karena Sangat dominan di daerah tropikaMolekul air berasosiasi dengan oksida :
Fe2O3.xH2O : Limonit dan GoetitAl2O3.xH2O : Gibsit
Muatan negatifnya sedikitSifat plastisitas, lengket, dan kohesinya rendahTanah yg kaya minerla liat ini biasanya sifat isiknya baik
SIFAT Koloidal
MINERAL LIAT
PENJERAPAN DAN PERTUKARAN ION Penjerapan kation dipengaruhi oleh:
1. Jenis kation2. Konsentrasi ion-ion3. Sifat anion yang berhubungan dg kation4. Sifat partikel koloid
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.
Sumber muatan
negatif liat Silikat
SUBSTITUSI ISOMORFIK = Penggantian atom inti kristal O = Si = O O = Al - O - (tidak bermuatan) (bermuatan negatif satu)
OH OH OH OH OH OH - 1
Al Al Mg Al
O O OH O O OH
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
Material KTK (meq/100g) KTAPermanen Variabel Total
Montmorilonit 112 6 118 1Vermikulit 85 0 85 0Illit 11 8 19 3Halloisit 6 12 18 15Kaolinit 1 3 4 2Gibsit 0 5 5 5Goetit 0 4 4 4Alofan 10 41 51 17Peat 38 98 136 6
Sumber: Mehlich & Theisen (Sanchez, 1976).
R - C = O R - C = O
O O O O
R - C Al + 3OH- R - C + Al(OH)3
O O O O R - C R - C O O
Peningkatan muatan negatif gugusan karboksil terjadi kalau ion kompleks aluminium diendapkan; ini terjadi kalau pH tanah meningkat (ada OH-)
Fe Fe Fe Fe
O OH HO O O OH HO O
Fe Fe Fe Fe
O OH H+ + HO O O OH + OH- O O + H2O H+ Fe Fe Fe Fe O OH HO O O OH HO O
Fe Fe Fe Fe
POSITIF ZERO NEGATIF
Net surface chargeme/100g
Andept Humult
UdalfOrthox
-
0
+
-
0
+
-
0
+
-
0
+pH dlm 0.01 N NaCl
Hor A
Hor B
pH(H2O) = 6pH(H2O) = 6.8
Hor A Hor B
pH(H2O) = 6.5
Hor A
pH(H2O) = 5.8
Hor AHor B
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/100gAndepts : 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 dielektrikR : konstante gasT : temperatur absolutF : konstante FaradaypH : pH tanahpHo : 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 O
Al Al R
O OH OH O C = O
Al + R C Al + H2O
O OH O O
Al Al O-
O OBOT
PERTUKARAN KATION
Contoh sederhana:
Ca-[MISEL] + 2H+ H-[MISEL]-H + Ca++
PERTUKARAN KATION DI ALAM
40Ca 38Ca + 2 Ca(HCO3)2
20Al + 5 H2CO3 20Al 20H 25H L(HCO3) 20L 19L
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 masam
PENGARUH PEMUPUKAN: 40Ca 7K 20Al 38Ca + 2 CaCl2
40H + 7 KCl 20Al 20L 39H HCl
18L 2 LCl
MISEL MISEL
MISEL MISEL
KAPASITAS TUKAR KATION
[ KTK ]
PENGARUH pH TANAHSebagian 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
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
CARA MENYATAKANSatuan 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
Koloid Organik
Montmorilonit
Muatan tgt pH
Muatan permanen
4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 pH tanah
200
160
120
80
40
KTK, me/100 g)
KTK TANAH
FAKTOR YG MEMPENGARUHI1. Tekstur tanah: semakin halus teksturnya semakin tinggi KTKnya2. Kandungan humus dan liat koloidal menentukan KTK tanah3. Macam liat koloidal juga mempengaruhi besarnya KTK tanah
Tanah asal KTK (me/100g) Kelas tekstur
Ciletuh, Jabar 8.1 Lempung BerdebuWay Seputih, Lampung 16.0 Lempung Liat BerdebuPengubuan, Lampug 22.9 Lempung Liat BerdebuTj.Kresik, Krawang 28.7 Liat BerdebuRentang Barat 38.8 Liat Berdebu
PERSENTASE KEJENUHAN BASA TANAH
KB dan pHProporsi KTK yang ditempati oleh kation-kation basa disebut PERSENTASE KEJENUHAN BASAPenurunan %KB mengakibatkan menurunnya pHTanah di daerah iklim kering biasanya mempunyai KB yang tinggiTanah di daerah iklim humid biasanya mempunyai KB yang rendah
H+ dan Al+++ : sumber kemasaman tanah
Al+++ + H2O Al(OH)++ + H+
Al(OH)++ + H2O Al(OH)2+ + H+
Kation basa: Ca++, Mg++, K+, dan Na++
CaO + H2O Ca(OH)2 Ca++ + OH-
PERTUKARAN KATION &
KETERSEDIAAN HARA
Kejenuhan kation dan serapan haraFaktor pelepasan kation jerapan:1. Rasio / proporsi jenis-jenis kation pd kompleks jerapan2. Kejenuhan Ca yg tinggi ------- Ca++ mudah diserap tanaman3. Pengaruh jenis kation lain: Afinitas dan aktivitas kation
Kation terjerap mudah tersedia bagi tanaman & jasad renikPenyerapan kation oleh akar:
1. Penyerapan melalui larutan tanah2. Pertukaran ion antara akar dg koloid tanah
PENGARUH TIPE KOLOIDBerbagai koloid mempunyai daya ikat kation yg berbedaKalsium diikat oleh montmorilonit lebih kuat daripada oleh kaolinit
LIAT ALUMINO-SILIKAT
The materials properties and physical phenomena exhibited by layered silicate
clays and clay intercalation compounds, a subgroup of the general class of layered
solids, are reviewed. The importance of layer rigidity is
emphasized. Clays are compared and contrasted with the more familiar layered
solids such as graphite and dichalcogenides.
Some of the unusual structural features of clays including interstratification, swelling, and the lack of staging are discussed and explained qualitatively and quantitatively.
Sumber:S. A. Solin. 1997. CLAYS AND CLAY
INTERCALATION COMPOUNDS:Properties and Physical Phenomena. Annual Review of Materials Science. Vol. 27: 89-115 (Volume publication date
August 1997)
MINERAL LIAT MONTMORILONITThe role of humus in enhancing the rle of clay in healthy soil is shown. To the left of the figure a rough sketch os a typical phyllosilicate clay such as montmorillonite a Wikipedia
formula of which is (Na,Ca)0.33(Al,Mg)2(Si4O10)(OH)2•nH2O.Sumber: http://caprarius-aquacorn.blogspot.com/2011_07_10_archive.html
Klasifikasi Mineral SilikatClassification of silicates (Bailey, 1980b; Rieder et al., 1998). Minerals that can be frequently found in bentonite or kaolin are in bold; the main components are in large typeface. Illite is a component of common soil and sediments
and is classified as a mica. (http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc/ehc231.htm)
Structure of Illite mica - USGS.
Illite is a non-expanding, clay-sized, micaceous
mineral. Illite is a phyllosilicate or layered
alumino-silicate. Its structure is constituted by the
repetition of tetrahedron – octahedron – tetrahedron
(TOT) layers.[
The interlayer space is mainly occupied by poorly
hydrated potassium cations responsible for the absence
of swelling.
http://www.answers.com/topic/illite#ixzz1ihUjC1ZX
Soil Colloids and the Surface Chemistry of Soils
http://faculty.yc.edu/ycfaculty/ags105/week08/soil_colloids/soil_colloids_print.html
Soil Colloids and the Surface Chemistry of Soils
http://faculty.yc.edu/ycfaculty/ags105/week08/soil_colloids/soil_colloids_print.html
TYPES OF CLAY MINERALSModels of the 1:1-type clay kaolinite. The primary elements of the octahedral (upper left) and
tetrahedral (lower left) sheets are depicted as they might appear separately. In the crystal structure, however, these sheets are held together by common apical oxygen atoms.
http://faculty.yc.edu/ycfaculty/ags105/week08/soil_colloids/soil_colloids_print.html
http://faculty.yc.edu/ycfaculty/ags105/week08/soil_colloids/soil_colloids_print.html
Two clay groups with 2:1 type structures have expansive type
crystals, the smectites and vermiculites. The individual 2:1
layers are held together only loosely and exchangeable cations and water molecules are attracted
between the layers resulting in enormous internal adsorptive
surfaces. Consequently, these clays expand when wet and shrink
when dry and have very high cation adsorption capacities. In the smectite group magnesium has substituted for some of the
aluminum in the octahedral sheet. Some such substitution
has also occurred of aluminum for silicon in the tetrahedral sheet giving rise to the high cation adsorption capacity of this
mineral.
http://faculty.yc.edu/ycfaculty/ags105/week08/soil_colloids/soil_colloids_print.html
Chlorite, is non expansive since its interlayer between two 2:1 layers is
occupied by a magnesium-dominated octahedral sheet that
holds the adjacent layers together. Chlorite has particle size, cation adsorption capacity, and physical properties similar to those of fine-grained micas. Layer silicate clays
in which three out of three octahedral positions are occupied by
metal cations are termed trioctahedral. Those with only two
out three positions occupied are dioctahedral. Much of what is known about the structures of
crystalline clays has been discovered using a technique called X-ray diffraction which measures the
manner in which x-rays are reflected off parallel planes of atoms.
http://faculty.yc.edu/ycfaculty/ags105/week08/soil_colloids/soil_colloids_print.html
PENJERAPAN ION
The adsorption of ions on a colloid by the formation of outer-sphere and inner-sphere complexes. (1)
Water molecules surround diffuse cations and anions (such as the
Mg2+, Cl-, and HPO4- shown) in the soil solution. (2) In an outer-
sphere complex (such as the adsorbed Ca2+ ion shown), water molecules form a bridge between
the adsorbed cation and the charged colloid surface. (3) In the case of an inner-sphere complex (such as the adsorbed H2PO4—
anion shown), no water molecules intervene, and the cation or anion binds directly with the metal atom
(aluminum in this case) in the colloid structure.
TERIMAKASIHsemoga manfaat
wass.