4. PENETAPAN BERAT JENIS
PARTIKEL TANAH
Fahmuddin Agus dan Setiari Marwanto 1. PENDAHULUAN
Berat jenis partikel, ρs, adalah perbandingan antara massa total fase padat tanah Msdan volume fase padat Vs. Massa bahan organik dan
anorganik diperhitungkan sebagai massa padatan tanah dalam penentuan berat jenis partikel tanah. Berat jenis partikel mempunyai satuan Mg m-3atau g cm-3.
Penentuan berat jenis partikel penting apabila diperlukan ketelitian pendugaan ruang pori total. Berat jenis partikel berhubungan langsung dengan berat volume tanah, volume udara tanah, serta kecepatan sedimentasi partikel di dalam zat cair. Penentuan tekstur tanah dengan metode sedimentasi, perhitungan-perhitungan perpindahan partikel oleh angin dan air memerlukan data berat jenis partikel. Untuk tanah mineral, ρs sering diasumsikan sekitar 2,65 g cm
-3
(Hillel, 1982). Akan tetapi, sebenarnya berat jenis partikel tanah sangat bervariasi tergantung kepada komposisi mineral tanah tersebut. Berikut ini diberikan contoh berat jenis partikel beberapa mineral (Blake, 1986):
Mineral/zat ρs(g cm-3) Humus 1,3 – 1,5 Kuarsa 2,5 – 2,8 Kalsit 2,6 – 2,8 Gipsum 2,3 – 2,4 Mika 2,7 – 3,1 Hematit 4,9 – 5,3 Mineral liat 2,2 – 2,6 2. PRINSIP ANALISIS
Berat jenis partikel dihitung berdasarkan pengukuran massa dan volume partikel tanah. Massa padatan tanah ditentukan dengan cara menimbang contoh tanah kering oven (105oC, selama 24 jam). Volume partikel dihitung dari massa dan berat jenis zat cair yang dipisahkan oleh
partikel tanah (metode piknometer) atau dari volume zat cair yang dipisahkan partikel (metode perendaman atau submersion). Kedua metode, yaitu metode piknometer dan metode perendaman mempunyai prinsip serupa. Metode ini mudah dilakukan dan memberikan hasil yang akurat bila dilakukan dengan teliti.
3. METODE ANALISIS
3.1. Metode botol Piknometer
Botol piknometer (pycnometer bottle atau density bottle) adalah sejenis botol yang mempunyai volume tertentu (Gambar 1). Penutup piknometer terbuat dari kaca yang ditengahnya mempunyai pipa kapiler. Biasanya pada botol piknometer dicantumkan volume (volume botol ditambah dengan volume pipa kapiler penutup piknometer). Bila volume piknometer tidak diketahui, volume dapat ditentukan dengan menimbang berat piknometer yang diisi penuh dengan zat cair. Volume piknometer dihitung dengan:
Vp= (Mp+ Mf) - Mp (1)
ρf
dimana: Vp = volume piknometer
(Mp+Mf) = massa piknometer + zat cair
Mp = massa piknometer
ρf = berat jenis zat cair
Berat jenis zat cair berubah-ubah karena pengaruh suhu. Karena itu suhu zat cair pada saat pengukuran perlu ditentukan dan ρfpada suhu tertentu dapat dilihat pada buku Handbook of Chemistry and Physics. Zat cair yang biasa digunakan adalah air murni atau ethyl alcohol 95%. Daftar berat jenis air murni dan ethyl alcohol 95% pada berbagai suhu disajikan pada Tabel 1 dan 2.
Tabel 1. Berat jenis ethyl alcohol (ethanol) pada berbagai suhu
Suhu Berat jenis Suhu Berat jenis Suhu Berat jenis o C g cm-3 oC g cm-3 oC g cm-3 22 0,7877 27 0,7835 32 0,7793 23 0,7869 28 0,7827 33 0,7784 24 0,7860 29 0,7818 34 0,7776 25 0,7852 30 0,7810 35 0,7767 26 0,7844 31 0,7801 36 0,7759
Sumber: Weast dan Lide (1990).
Tabel 2. Berat jenis air (aquadest) pada berbagai suhu
Suhu Berat jenis Suhu Berat jenis Suhu Berat jenis o
C g cm-3 oC g cm-3 oC g cm-3
0 0,9999 10 0,9997 25 0,9971
3,98 1,0000 15 0,9991 30 0,9957
5 0,9999 20 0,9982 35 0,9941
Sumber: Weast dan Lide (1990).
3.1.1. Bahan dan alat
1. Botol piknometer bervolume 25, 50 atau 100 ml 2. Botol pembilas 500 ml
3. Aceton 4. Termometer
5. Kertas penimbang contoh tanah
6. Timbangan dengan keakuratan sampai 0.01 g 7. Oven
8. Ethyl alcohol 95% atau air suling yang sudah dididihkan
9. Kertas tisu
10. Gelas piala 250 ml 3.1.2. Prosedur
1. Cuci botol piknometer dengan sabun dan bilas dengan air suling. Keringkan dengan cara membilas botol dengan aseton.
2. Timbang berat piknometer yang telah kering.
3. Isi penuh piknometer dengan ethyl alcohol. Keringkan dinding luar dengan tisu dan timbang.
4. Catat suhu ethyl alcohol.
5. Dari tabel konversi (Tabel 1dan 2), tentukan berat jenis ethyl alkohol. 6. Tuangkan separuh alkohol dari piknometer ke dalam gelas piala. 7. Dengan hati-hati masukkan 10 g contoh tanah kering oven yang telah
lolos ayakan 2 mm.
8. Keluarkan gelembung udara dalam piknometer dengan menjentik piknometer perlahan-lahan. Penuhkan piknometer dengan ethyl
alcohol sehingga botol dan pipa kapiler terisi penuh. Keringkan
dinding piknometer dengan kertas tisu dan timbang. Catatan
Prosedur yang sama dapat dilakukan dengan menggunakan air suling sebagai pengganti ethyl alcohol.
Contoh lembaran data untuk penentuan berat jenis partikel
Pengukuran Nomor contoh
1 2 3
1. Berat piknometer, Mp(g) 29,76
2. Berat piknometer + zat cair, M1(g) 70,19
3. Berat jenis zat cair, ρf(g cm -3
) 0,809
4. Berat contoh tanah, M2(g) 10
5. Berat piknometer + contoh tanah + zat cair, M3(g)
1 77,2
6. Berat jenis partikel, ρs(g cm -3
) 2,78
1
M3 adalah berat piknometer + tanah + zat cair yang didapat dari prosedur
3.1.3. Perhitungan : ρs = s s
V
M
= fd s fM
M
(2) 3 2 1M
M
M
M
fd
(3)Dengan menggabungkan persamaan (2) dan (3) didapat
3 2 1 3
M
M
M
M
f s
(4)dimana: ρs = berat jenis partikel
Ms = massa padatan tanah kering oven
Vs = volume partikel
ρf = berat jenis zat cair
Mfd = massa zat cair yang dipisahkan oleh contoh tanah
Dari tabel di atas, ρsdapat dihitung dengan menggunakan persamaan (4)
ρs =
28
,
77
10
19
,
70
10
809
,
0
ρs = 2,78 g cm -33.2. Metode perendaman (submersion)
Metode ini dapat dilakukan dengan menggunakan gelas ukur bervolume 50 atau 100 ml atau dengan labu ukur bervolume 50 ml. Pengukuran dengan labu ukur lebih akurat dibandingkan dengan pengukuran dengan gelas ukur.
3.2.1. Metode perendaman dengan menggunakan gelas ukur
3.2.1.1. Bahan dan alat
1. Gelas ukur berukuran 50 ml atau 100 ml 2. Air suling yang sebelumnya sudah dididihkan 3. Oven
4. Timbangan 5. Corong
3.2.1.2. Prosedur
1. Isi gelas ukur dengan 30 ml (V1) air suling
2. Tambahkan sebanyak 20 g (Ms) contoh tanah halus yang telah kering
oven dan lolos ayakan 2 mm dengan menggunakan corong. Aduk beberapa saat.
3. Sesudah 10 menit, baca volume suspensi air dan tanah V2.
3.2.1.3. Perhitungan ρs = s s
V
M
= 1 2V
V
M
s
(5)3.2.2. Metode perendaman dengan menggunakan labu ukur
3.2.2.1. Bahan dan alat
1. Labu ukur 50 ml
2. Air suling yang sebelumnya sudah dididihkan 3. Pompa hisap
4. Corong 5. Timbangan 6. Botol pembilas
3.2.2.2. Prosedur
1. Bersihkan dan keringkan labu ukur lalu timbang.
2. Isi labu ukur dengan air suling sampai ke garis batas volume, kemudian timbang.
3. Keluarkan sekitar separuh air ke dalam gelas piala.
4. Tambahkan 10 g contoh tanah halus kering oven yang telah lolos ayakan 2 mm.
5. Keluarkan gelembung udara dari labu ukur dengan menggunakan pompa hisap selama 2 - 5 menit sehingga gelembung udara lenyap. Hisap pompa tersebut dengan daya hisapan 0,7 atm.
6. Tambahkan air suling ke dalam labu ukur hingga garis batas volume dan timbang.
3.2.2.3. Perhitungan
Catatan:
Data ρs biasa digunakan untuk menghitung porositas tanah, f dengan persamaan: f = 1 -s b
(6)dimana: f = porositas tanah = volume total pori/volume total contoh tanah tidak terganggu
ρb= berat volume tanah ρs= berat jenis partikel
4. DAFTAR PUSTAKA
Blake, G. R. 1986. Particle density. p. 377-382. In Methods of Soil Analysis, Part 1. Second ed. Agron. 9 Am. Soc. of Agron., Madison, WI.
Hillel, D. 1982. Introduction to Soil Physics. Academic Press, New York. Weast, R. C., and D. R. Lide (Eds.). 1990. Handbook of Chemistry and
