Grafik Tegangan Keluaran vs Waktu
TINJAUAN PUSTAKA
2.2 Jenis-jenis Lempung
Klasifikasi lempung ada beberapa jenis yaitu :
a) Klasifikasi lempung berdasarkan batuan induk pelapukannya
1) Lempung primer atau lempung residual terbentuk dari permukaan batuan induk.Sangat jarang dijumpai dibandingkan dengan lempung sekunder (yang dipindahkan atau diendapkan), tetapi pada umumnya lebih putih dari lempung sekunder dan bebas dari bahan pengotor. Karena lempung ini berasal dari pelapukan yang dibawa oleh air tanah dan tidak berpindah tempat, maka ukuran partikelnya akan bermacam-macam dan lempung ini biasanya tidaklah plastis dan sangat kaku. Kebanyakan kaolin adalah lempung primer.
2) Lempung sekunder adalah jenis lempung yang telah mengalami perpindahan lokasi yang dibawa dari banyak sumber oleh air (aluvial), atau angin (aeolian) atau oleh gletser (glacial). Banyak tipe lempung sekunder yang mengandung bahan organik (carbonaceous) dan bahan pengotor lain (besi, pasir kuarsa, mika dan lain lain). Beberapa jenis kaolin yang bersifat plastis adalah golongan lempung sekunder. Contoh lempung sekunder yang lain adalah : ball lempung, stoneware lempung, firelempung, earthenware lempung, slip lempungs dan volcanic lempung. b) Klasifikasi lempung berdasarkan susunan lapisan tetrahedral dan oktehedral.
1) Lempung tipe 1 : 1
Lempung tipe ini terdiri dari 1 lembar silika yang berbentuk tetrahedral dan 1 lembar alumina atau magnesium oksida yang berbentuk oktahedral. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah kaolinite.
2) Lempung tipe 2 : 1
Lempung tipe ini terdiri dari 1 lembar silika yang berbentuk tetrahedral dan 2 lembar alumina atau magnesium oksida yang berbentuk oktahedral. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah smektit.
Gambar 2.2 Diagram Struktur Lapisan Oktahedron
Gambar 2.3 Diagram Struktur Lapisan Tetrahedron
Struktur dasar kristal pada mineral lempung terdiri atas satu atau dua lapisan silikon dioksida dengan satu lembaran aluminium oksida atau magnesium oksida. Di dalam lapisan silika, unit dasarnya adalah silika tetrahderon.Pada struktur silika tetrahedron, atom silika terikat pada 4 atom oksigen. Jika tiap tetrahedron membagi 3 dari 4 oksigen lain maka akan terbentuk struktur heksagonal yang disebut lapisan tetrahedral. Unit dasar alumina atau magnesium adalah oktahedron. Oktahedron ini dibentuk oleh aluminium atau magnesium dan ion hodroxide. Atom aluminium atau magnesium terikat pada 6 atom oksigen. Tiap oktahedron membagi seluruh 6 atom oksigennya untuk membentuk struktur heksagonal yang disebut lapisan oktahedral. Dalam lapisan ini bisa terdapat atom aluminium saja, magnesium saja atau keduanya.
c) Klasifikasi lempung berdasarkan kandungan mineral dan komposisi 1) Mineral Kaolin
dan satu lembar lapisan oktahedral. Kedua lapisan ini bergabung membentuk sebuah unit dimana ujung-ujung dari lapisan silika tetrahedron bergabung dengan lapisan oktahedron. Semua puncak oksigen dari lapisan silika tetrahedron menunjuk ke arah yang sama sehingga gugus oksigen/hidroksil (yang dapat saja muncul untuk menyeimbangkan muatannya) digunakan secara bersama oleh silikon pada lapisan tetrahedral dan oleh aluminium pada lapisan oktahedral. Rumus struktural dari kaolinite adalah Al4Si4O10(OH)8 dan komposisi kimia secara teoritis yaitu SiO2 = 46,54 %, Al2O3 =39,50 %dan H2O = 13,96 %. Mineral- mineral dari kelompok kaolin seperti kaolinite, dickite, nacrite dan halloysite mengandung lapisan tipe 1 : 1 yang merupakan kombinasi lapisan oktahedral dan tetrahedral yang terus bersambung pada arah sumbu a dan b dan saling tumpang tindih pada arah sumbu c. Ketebalan unit lapisan ini adalah 7,13 A0.
O
OH
Al
Si
2) Mineral Smectite
Mineral umum yang termasuk golongan smectite yaitu natrium
montmorillonite, kalsium monmorillonite, nontronite (besi
montmorillonite), hectorite (litium montmorillonite) dan beidellite (aluminium montmorillonite). Mineral smectite merupakan komposisi gabungan dari dua lapisan silika tetrahedral dengan satu lapisan oktahedral sebagai pusat dan membentuk lapisan mineral tipe 2 : 1. Molekul air dan kation – kation mengisi ruang antara lapisan 2 : 1.
Rumus teoritis smectite adalah (OH)4Si8Al4O20.NH2O (antarlapisan) dan komposisi teoritis tanpa materi antarlapisan adalah SiO2 = 66,7 %, Al2O3 = 28,3 % dan H2O = 5 %. Bagaimanapun juga, pada smectite terdapat materi/unsur pengganti yang harus diperhatikan pada lapisan oktahedral dan beberapa pada lapisan tetrahedral. Pada lapisan tetrahedral terdapat penggantian silikon menjadi aluminium hingga 15 % (Grim, 1968) dan pada lapisan oktahedral aluminium digantikan magnesium dan besi.
3) Mineral Illite
Illite adalah mineral mika tanah liat yang dinamakan oleh Grim et. al (1937). Strukturnya adalah lapisan 2 : 1 dimana kation antar lapisannya adalah kalium. Ukuran, muatan dan bilangan koordinasi dari kalium menyesuaikan diri pada cincin heksagonal oksigen yang berbatasan dengan lapisan silika tetrahedral. Hal ini memberikan sambungan yang kuat dari ikatan ionik yang menahan tiap-tiap lapisan secara bersama-sama pada strukturnya dan mencegah molekul air untuk mengisi posisi antarlapisan seperti pada smectite. Illite berbeda dengan muscovite yang mengkristal secara baik yaitu lebih sedikit penggantian Si4+ menjadi Al3+ pada lapisan tetrahedral. Pada muscovite, ¼ dari ion Si 4+ digantikan oleh Al3+ sedangkan pada illite hanya 1/6 saja. Pada lapisan oktahedral dapat juga terjadi penggantian ion Al3+ oleh Mg2+ dan Fe2+. Jarak antarbidang d(001) dari illite adalah 10 Ao.
4) Chlorite
Chlorite umumnya muncul dalam bentuk serpihan dan juga di dalam lempung yang bercampur dengan lapisan batu bara. Mineral liat chlorite berbeda dengan chlorite yang mengkristal secara baik dalam hal adanya susunan acak dari lapisannya dan juga adanya hidrasi. Chlorite adalah mineral dengan tipe lapisan 2 : 1 dengan satu lapisan brusit (Mg(OH)2) pada antarlapisannya. Banyak jenis kation pengganti pada chlorite, namun yang paling umum adalah Mg2+, Fe2+, Al3+ dan Fe3+. Komposisi umum chlorite yaitu (OH)4(SiAl)8(MgFe)6O20. Lapisan yang menyerupai brusit pada posisi antarlapisan mempunyai komposisi (MgAl)6(OH)12. Jarak antar bidang d(001) dari chlorite kurang lebih 14 Ao.
5) Palygorskite (Attapulgite) : Sepiolite
Istilah palygorskite dan attapulgite adalah sinonim, tetapi Komite Nomenklatur Internasional (International Nomenclature Committee) telah mengumumkan bahwa nama yang lebih baik digunakan adalah palygorskite. Bagaimanapun, istilah attapulgite masih digunakan terutam oleh mereka yang bekerja di bidang pertambangan, pengolahan dan penggunaan mineral liat. Palygorskite dan sepiolite adalh silika tipe lapisan 2 : 1. Lapisan tetrahedral dihubungkan tak terbatas pada dua dimensi. Namun, jenis tanah liat ini berbeda secara struktur dari mineral liat yang lain yaitu bahwa lapisan oktahedralnya sambung menyambung hanya pada satu dimensi dan lapisan tetrahedralnyadibagi menjadi pita- pita oleh pembalikan perodik dari baris-baris tetrahedron. Pada palygorskite, dimensi dari salurannya kira-kira antara 4 Ao sampai 6 Ao dan pada sepiolite kira-kira 4 Ao sampai 9,5 Ao. Kedua jenis mineral liat ini adalah jenis magnesium silika tetapi palygorskite mempunyai kandungan alumina lebih tinggi. Rumus umum palygorskite adalah (OH2)4Mg5Si8O20.4H2O. Rumus umum untuk sepiolite adalah (OH2)4(OH)4Mg8Si12O30.8H2O.
Pada penelitian ini tanah lempung yang digunakan adalah tanah lempung dari Desa Iraonogeba Kecamatan Moroó Kabupaten Nias Barat Provinsi Sumatera Utara yang dalam bahasa derah setempat sering juga disebut dengan gambo. Pemilihan jenis lempung ini didasarkan atas karakteristik dari tanah lempung ini yaitu berwarna putih keabu-abuan dan tidak mudah kering ketika musim kemarau. Tanah lempung ini pada umumnya digunakan sebagai bahan dasar pembuatan periuk tanah yang dalam bahasa daerah setempat disebut dengan bowoa tanö. Karakteristik dari jenis tanah lempung ini telah dilakukan dengan melakukan pengamatan morfologi permukaan SEM dan kandungan unsur dengan menggunakan EDX. Hasil pengamatan morfologi permukaan dari tanah lempung ini memperlihatkan bahwa ukuran butiran yang beragam karena belum dilakukan pengayakan ketika pengamatan SEM dan memiliki pori-pori yang beragam bentuk serta ukurannya.Dari hasil pembacaan kandungan unsur dapat dilihat bahwa unsur-unsur yang terdapat pada tanah lempung ini adalah unsur O = 49,75% ; Si = 26,03% ; Al = 13,15% ; Fe = 4,46% ; K = 3,42% ; Mg = 1,66% ; Na = 1,16% ; Ti = 0,37%. (Lampiran C)