BAB V
KIMIA TANAH
OLEH:
DR. IR. TETI ARABIA, M.S. DR. IR. SYAKUR, M.P. IR. MANFARIZAH, M.SI.
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
REAKSI TANAH DAN PENGELOLAANNYA 1. Kapasitas Sangga dan Pengertian pH Tanah
Sanggaan Tanah
Untuk menciptakan pertumbuhan dan produksi optimal dari tanaman menghendaki pH tertentu
Jarang sekali bisa menemukan pH tanah yang sesusai dengan kebutuhan tanaman. Oleh karena tu diperlukan sutu tindakan untuh mengubah pH sebelum ditanami Tetapi pH tanah tidak dapat diubah dengan
mudah, karena tanah memiliki sanggaan (buffer), yang merupakan suatu sifat umum dari campuran asam basa dengan garamnya
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
KOMPONEN TANAH YANG MEMPUNYAI SIFAT
MENYANGGA:
Gugus asam lemah (karbonat)
Kompleks koloidal tanah
Suatu kenyataan di lapangan menunjukkan bahwa makin tinggi kandungan liat dan bahan organik tanah, makin banyak pula diperlukan kapur untuk menaiikan pH tanah tsb
Kapasitas sanggaan tanah berbanding lurus dengan KTK
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
PENGERTIAN PH TANAH
Reaksi Tanah ( pH)
Menunjukkan sifat kemasaman atau alkalinitas tanah,
banyaknya konsentrasi ion H+ dalam tanah
Selain H+, ada ion OH-dalam tanah OH-dalam jumlah terbalik dengan H+ Tanah masam mengandung H+ lebih tinggi
dibandingkan OH- dan sebaliknya
H+
0
OH
-14
7
Netral Gambar. Hubungan ion H+,OH-& pH
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Konsentrasi ion H+ atau OH
- dalam tanah
sebenarnya sangat kecil. Contohnya pH 7,0 (netral), maka kandungan ion H+ adalah
1/10.000.000 mol L-1 atau 10-7mol L-1.
Untuk memudahkan maka pH dirumuskan: Log 1/[H+]= -log [H+]
Tanah reaksi netral, pH= -log 1/10-7 = -log 10-7= 7
Nilai pH tanah berkisar antara 4-10, tanah sulfat masam atau cat clay terdapat di rawa-rawa mempunyai pH <3,0, dan tanah arid (sangat kering) mempunyai pH mencapai 9,0 krn bnyak mengandung Na
Kepentingan pH tanah
Ketersediaan unsur hara, adanya unsur beracun, ketersediaan unsur mikro, mempengaruhi pertumbuhan dan aktivitas mikroorganisme
Mengubah pH tanah
Tanah masam dapat dinaikkan pH dengan pengapuran, sedangkan tanah alkalis dapat diturunkan pHnya dengan pemberian sulfur
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
8 http://netc.nwsuaf.edu.cn/jingpin/2003/turangxue/ppt/5.1.ppt
PENGARUH PH TERHADAP KETERSEDIAAN HARA Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
DASAR-DASAR JERAPAN KATION
Fenomena jerapan (adsorpsi) dan pertukaran ion ditemukan pertama kali oleh Thomas Way (1852)
- Bau tidak sedap dari dari pupuk kandang bisa hilang jika dicampur dengan tanah - Kehilangan amonia dari pupuk kandang dapt
dikurangi bila dicampur dengan tanah Timbul pertanyaan : Bahan apa dari tanah
yang dapat menjerap amonia tsb?
Bahan aktif dari tanah yang dapat menjerap dan mempertukarkan ion adalah bahan yang berada dalam bentuk koloidal, yaitu liatdan
bahan organik
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
KOLOIDTANAH
Koloid Tanah
Adalah bahan mineral atau organik yang berukuran sangat halus (< 1μ) dengan luas permukaan sangat tinggi.
Dalam tanah mengandung 2 kelompok koloid yaitu: koloid liat (anorganik) dan humus (organik)
a. Koloid Liat
Fraksi liat berukuran <2μ
Liat yang bersifat koloid berukuran < 1μ Koloid liat tersusun dari liat silikat dan bukan silikat
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
SIFAT DAN CIRI KOLOID LIAT 1. Umumnya berbentuk kristal
2. Mudah mengalami substitusi isomorfik
3. Bermuatan negatif umumnya 4. Sebagian kecil bermuatan positif
5. Menjerap air
6. Menjerap dan mempertukarkan kation
7. Mempunyai permukaan yang luas 8. Merupakan suatu garam yang bersifat
masam
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Liat silikat kecuali alofan, adalah brbentuk kristal
Adanya substitusi isomorfik dan patahnya pinggirn kristal menyebabkan mineral liat brmuatan negatif Akibat bermuatan negatif terjadilah penjerapan dan pertukaran kation
Adanya reaksi protonasi menyebabkan timbulnya muatan positif, sehingga terjadilah penjerapan & pertukaran anion
Terdapat ruang antar lapisan mineral liat
menyebabkan koloid liat menyerap air
Liat mempunyai permukaan yang luas karena ukurannya yang halus dan berbentuk lempeng(ada permukaan dalam, samping dan permukaan luar)
Koloid sebagai garam bersifat masam. a. Ca
Koloid: b. Al c. H d. M
a,b,c,d = jumlah yang berbeda dari kation M = kation basa seperti Mg, K, Na,dll
Jika kation yang terjerap digantikan seluruhnya oleh H, maka akan diperoleh H misel
Jika kation yang terjerap digantikan seluruhnya oleh Ca, mk akan diperoleh Ca misel
Misel
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
KOLOID ORGANIK
Bahan organik yang bersifat koloid adalah humus
Koloid humus juga bermuatan negatif
Muatan negatif berasal dari gugus karboksil dan fenolik yang dinetralkan dan berasosiasi dengan unit pusat dari koloid humus
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Muatan koloid humus tergantung pada pH. Dalam suasana asam hidrogen terikat kuat sekali dan tidak mudah digantikan oleh kation lain.
Dalam keadaan demikian koloid bermuatan negatif rendah.
Sebaliknya dalam suasana basa, hidrogen dari kelompok hidroksil berionisasi dan disusul oleh hidrogen dari kelompok fenolik, selanjutnya akan digantikan oleh boleh Ca,Mg, dan kation lain
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
BAGAN UNIT KOLOID HUMUS DENGAN JERAPAN KATION Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
KAPASITAS TUKAR KATION (KTK)
KTK tanah adalah suatu kemampuan koloid tanah menjerap dan mempertukarkan kation. KTK berbagai tanah sangat beragam, bahkan
tanah sejenispun berbeda KTKnya
Besarnya KTK tanah dipengaruhi oleh sifat dan ciri tanah antara lain adalah :
- Reaksi tanah atau pH
- Tekstur tanah atau jumlah liat - Jenis mineral liat
- Bahan organik
- Pengapuran dan pemupukan
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
PRINSIPPERTUKARAN KATION
Contoh 1:
+H H
Ca + 2H+ + Ca 2+
+Ca H
misel misel
Reaksi diatas terjadi pada tanah mineral dilapisan olah yang banyak Ca terjerap dan berada di daerah humid.
Sejumlah asam karbonat dan asam lainnya dibentuk bersamaan dengan proses dekomposisi bahan organik
Ion H yang terbentuk mulai menggantikan ion Ca yang berada pada kompleks jerapan. Pertukaran ini terjadi sebagai akibat aksi massa, disamping itu juga karena ion H dijerap lebih kuat oleh koloid tanah dari pada ion Ca
Pertukaran ion Ca dengan H berlangsung secara ekuivalen. Apabila terjadi penurunan ion H atau penambahan ion Ca , reaksi akan beralih kekiri. Sebaliknya jika H bertambah, atau ion ca berkurang, reaksi akan berali kekanan
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Contoh 2 Selanjutnya karbonat dan bikarbonat akan mudah tercuci dan hilang melaui drainase, dalam hal ini keseimbangan tidak pernah terjadi
misel Misel
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI KTK
Reaksi Tanah/pH
- Muatan koloid permanen (liat) tidak berubah dengan perubahan pH, tetapi muatan tergantung pH jelas meningkat dengan
meningkatnya pH
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
- Pertukaran kation brubah dg berubahnya pH tnh
-Pada pH rendah, hanya muatan permanen liat,
dan sbagian muatan koloid organik memegang ion yang dapat digantikan melalui pertukaran kation. Dengan demikian KTK relatif rendah, karena kebanyakan tempat pertukaran kation koloid organik dan beberapa fraksi liat, H dan mungkin hidroksi-Al terikat kuat, sehingga sedikit dipertukarkan
- Dengan meningkatnya pH, H yang diikat koloid organik dan liat berionisasi dan dapat digantikan. Demikian pula ion hidroksil-Al yang terjerap akan terlepas dan membentuk Al(OH)3, maka
terciptalah tapak-tapak pertukaran baru pada koloid liat. Seiring dengan itu KTK pun meningkat
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Tekstur tanah atau jumlah liat
-KTK tanah berbanding lurus dengan jlh btr liat
-KTK berbanding terbalik dengan besar butir liat
Jenis mineral liat
-Jenis koloid mempunyai muatan yang beragam, maka jenis koloid juga mempunyai KTK yg beragam
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
TABEL. NILAIKAPASITAS TUKAR KATION PADA
BEBERAPA MINERAL LIAT DAN HUMUS
No Macam
Bahan Organik
-Bahan organik mempunyai daya jerap kation yang lebih besar daripada koloid liat
-Makin tinggi kandungan bahan organik suatu tanah makin tinggi pula KTK
Pengapuran dan pemupukan
- Pada tanah yang bermuatan tergantung pH (montmorilonit atau koloid organik), maka KTK akan meningkat dengan pengapuran
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Besarnya KTK dinyatakan dengan satuan mili ekuivalen (me) yang berarti, satu mili ekuivalen adalah suatu jumlah yang setara dengan 1 mg hidrogen atau sejumlah ion lain yang dapat berkombinasi atau menggantikan ion hidrogen. Jumlah atom dalam setiap ekuivalen adalah 6,02 x
10 (bilangan avogadro). Dengan demikian 1 miliekuivalen setara dengan 1 mg hidrogen dan terdiri atas 6,02 x 10 atom hidrogen.
Untuk memudahkan satuan ini digunakan yang dapat dirubah menjadi ppm.
Ekuivalen atau kesetaraan bobot suatu unsur adalah perbandingan antara berat molekul atau berat atom unsur tersebut dengan valensinya: me = BA/Valensi
mg = (BA/V) x me ppm = me x 10
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
PRESENTASE KEJENUHAN BASA (KB)
me kation
% KB = x 100 % KTK
Bila % KB 40 artinya : 40/100 =2/5 bagian dari seluruh KTK ditempati oleh kation basa (Ca, Mg, K, Na)
Kation Al3+ dan H+ merupakan kation lain yang mudah terjerap, sedangkan kation lain kurang berarti.
Jadi tanah yang ber KB 40% artinya: 40% kation basa (Ca, Mg, K, Na) dan 60 % adalah Al3+ dan H+, oleh karenanya pHnya rdh
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
Contoh,
Hasil analisis tanah diperoleh basa-basa dapat dipertukarkan (me/100 g) adalah sbb: Ca = 10, Mg = 5, K = 10 dan Na = 5 serta hasil pengukuran KTK tanah tersebut adalah 50 me/100 g.
Kejenuhan basa tanah tersebut adalah: KB = ((10+5+10+5)/50) x 100 %
= (30/50) x 100 % = 60%
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
KB berhubungan erat dengan pH tanah, dimana
tanah-tanah dengan pH rendah umumnya memp KB rendah, sedangkan tanah-tanah dengan pH tinggi mempunyai KB tinggi pula.
Hubungan pH dgn KB pd pH 5,5-6,5 hampir mrpk
suatu grs.
Tanah-tanah dengan KB rendah berarti komplek
jerapan lebih banyak diisi oleh kation-kation asam yaitu H dan Al.
Tanah-tanah dengan KB yang sama dan komposisi
mineral liat berlainan akan memberikan nilai pH yang berbeda. Hal ini disebabkan oleh perbedaan derajat
dissosiasi ion H yang dijerap pada permukaan koloid
tanah. Ion H yang dijerap oleh komplek organik
(humus) akan lebih mudah mengalami dissosiasi hingga pH tanah organik dengan KB tertentu akan lebih rendah dari pada pH tanah mineral dgn KB yang sama.
KB selalu dihubungkan sebagai petunjuk mngenai kesuburan tanah. Kemudahan dalam melepaskan ion yang dapat diserap tanaman tgtg pada KB.
Tanah dapat digolongkan sangat subur bila mempunyai nilai KB > 80 %, tingkat kesuburan sedang jika KB 50 - 80 % dan tidak subur jika KB kurang dari 50%.
Hal ini didasarkan pada sifat tanah dengan kejenuhan basa 80 % akan mampu membebaskan kation basa dapat dipertukarkan untuk tanaman jauh lebih mudah dari tnh dengan nilai KB 50 %.
Nilai KB 80 % berarti 4/5 bagian tempat pertukaran dijenuhi oleh basa-basa K, Ca, Mg dan Na serta 1/5 bagian komplek jerapan ditempati oleh Al dan H.
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt
SEKIAN
Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt Teti Arabia, dkk./Dasar-dasar Ilmu Tanah/Agt