mineralogi tanah 2 (1)

(1)

MINERALOGI TANAH

MINERALOGI

TANAH

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Penyusun Tanah Mineral

Udara: Mineral:

20-30% 45%

Air:

20-30%

Organik 5%

Padatan:

50%

Pori:

50%

Mineral Primer:

Kuarsa

Mineral Sekunder:

Liat silikat

(7)

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 kimia- fisika di dalam kerak bumi.

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 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.

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, 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)

(8)

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.

(9)

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 : Fe2O₃

Komposisi 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 : FeFe2O₄

Komposisi kimia : FeO 70%, Fe2O3 69%, kadar Fe 72.4%

Sistem : Kubik, simetrik, heksoktahedral

Habit : Oktahedral

Warna : Hitam besi

Kekerasan : 5.5 - 6.0; Rapuh Berat jenis : 4.9 - 5.2

Sifat diagnostik : Magnetik kuat, Warna goresannya hitam

Genesis : Dibentuk dalam suasana reduksi dlm endapan bijih dan batuan

(10)

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 : SiO₂

Komposisi kimia : Sesuai dg formulanya Struktur kristal : Agak sederhana .

Habit : Heksagonal

Warna : Tidak berwarna, putih susu, kelabu

Kekerasan : 7.0

Berat jenis : 2.5 - 2.8

Sifat diagnostik : Bentuknya yg khas, keras, tdk mempunyai belahan

Genesis :

Bentuk kristal Kuarsa

(11)

KELOMPOK

HIDROKSIDA

1. Senyawa logam dengan OH^- : Hidrat atau hidroksida 2. Struktur kristalnya berlapis

3. Heksagonal BRUSIT : Mg(OH)₂

Komposisi kimia : MgO 69%; H2O 31%; campurannya Fe dan Mn Struktur kristal : Berlapis

Habit : Tabuler tebal

Warna : Putih, kadangkala kehijauan

Kekerasan : 2.5

Berat jenis : 2.3 - 2.4

Sifat diagnostik : Mudah larut dlm HCl

HIDRARGILIT : Al(OH)₃

Komposisi kimia : Al2O3 65.4%, H2O 34.6%

Sistem : Monoklin, Simetri prismatik

Struktur kristal : Berlapis, lembaran Al dijepit oleh dua lembaran hidroksil

Habit : Tabuler-heksagonal

Warna : Putih, sedikit kekelabuan Kekerasan : 2.5 - 3.5

Berat jenis : 2.43

Sifat diagnostik : Belahan sgt baik, kilap kaca, ringan

(12)

KELOMPOK KARBONAT

KALSIT : CaCO₃

Komposisi kimia : CaO 56%; CO2 44%; campurannya Mg, Fe dan Mn sampai 8%

Struktur kristal : spt NaCl

Habit : Skalenohedral

Agregat : Kalsit yg kompak disebut “Marble”, Sdg Batukapur bersifat kriptokristalin kompak Warna : 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 skalenohedral Struktur kristal : Analog dg kalsit

Habit : Umumnya rhombohedral

Warna : Putih dg becak kekuningan atau kekelabuan Kekerasan : 4.0 - 4.5 ; Rapuh

Berat jenis : 2.9 - 3.1

Sifat diagnostik : Larut asam bila dipanaskan, kondisi dingin tdk bereaksi dg HCl DOLOMIT : CaMg(CO₃)₂

Komposisi kimia : MgO 21.7%, CaO 30.4%, CO2 47.9%

Sistem : Trigonal, Simetri rhombohedral

Warna : Putih kelabu Kekerasan : 3.5 - 4.0 ; Rapuh Berat jenis : 1.8 - 2.9

Sifat diagnostik : Kondisi dingin lambat bereaksi dg HCl

(13)

KELOMPOK FOSFAT

VIVIANIT : Fe₃(PO₄)₂ . 8H₂O

Sistem : 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,F

Sistem : Heksagonal

Habit : Kristal dlm batu kapur prismatik

Belahan : Tidak jelas

Kekerasan : 5.0 ; Rapuh Berat jenis : 3.1 - 3.2

Warna : Hijau, hijau kebiruan, hijau kelabu, biru, violet Sifat diagnostik : Bentuk kristalnya, warnanya , lareut dlm asam TURQUOIS : CuAl6(PO4)4(OH)8. 4H2O

Sistem : Triklinik

Habit : Kristal jarang ditemukan, biasanya masif

Warna : Putih kelabu

Kekerasan : 5 - 6.0

Berat jenis : 2.6 - 2.8

Warna : Biru langit, Hijau kebiruan Sifat diagnostik : Warna biru yang khas

(14)

KELOMPOK FELDSPAR

SANIDIN= ORTOKLAS : KAlSi₃O₈

Habit : Kristal prismatik pndek, agak pipih atau memanjang

Warna : umumnya tidak berwarna

Kekerasan : 6.0

Berat jenis : 2.56

Sifat diagnostik : Kilap kaca MIKROKLIN : KAlSi₃O₈

Habit : Serupa dg Ortoklas

Belahan : Sempurna, baik

Kekerasan : 6.0

Berat jenis : 2.56

Warna : Putih, cream, merah muda

Sifat diagnostik : Sifat optik PLAGIOKLAS : (Ca,Na)(Al,Si) AlSi2O8

Habit : Kristal biasanya berbentuk batang

Warna : Putih atau kelabu

Kekerasan : 6.0

Berat jenis : 2.62 - 2.76

Warna : Putih atau kelabu

Sifat diagnostik : bentuk kembar

(15)

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

Habit : Kristal pseudoheksagonal pipih

Belahan : Sempurna

Kekerasan : 2.0

Berat jenis : 2.6

Warna : Putih, seringkali berbintik coklat atau kelabu

Kimiawi : Komposisi sesuai formula, substitusi jarang terjadi.

Polimorfiknya adalah Dikrit, Nakrit, dan Haloisit.

MONTMORILONIT : Al₂Si4O10(OH)2. xH2O

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.

(16)

FILOSILIKAT

VERMIKULIT : Mg₃Si₄O₁₀(OH)2 . xH2O

Habit : Biasanya pseudomorf

Kekerasan : 1.5

Berat jenis : 2.4

Warna : Kuning sampai coklat

Kimiawi : Selalu ada sejumlah Al yg menggantikan Si, Mg oleh feri

(17)

KELOMPOK MIKA

MUSKIVIT : KAl2(AlSi3O10) (OH)2

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)2

Habit : Kristalnya prisma pseudo-heksagonal, seringkali pipih berlapis

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)8

Habit : Kristal pseudo-heksagonal

Warna : Hijau khas

Kekerasan : 2.5

Berat jenis : 2.6 - 3.3

Warna : Hijau khas

Komposisi kimia : Mg dan Fe dapat saling menggantikan

(18)

Alumino silikat

Kaya 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

(19)

TETRAHEDRA SILIKA OKTAHEDRA ALUMINA

Si O

Al

OH

(20)

MINERALOGI LIAT

KAOLINIT

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 O

tetra-

2 Si

hedra

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

(21)

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

Si

Al

OH

3 O

tetra-

2 Si

hedra

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

(22)

MINERALOGI LIAT

PIROFILIT

1. Rumus umumnya Al2O3.4SiO2.H2O 2.

O

Si

Al

OH

3 O

tetra-

2 Si

hedra

O-OH-O

2 Al

^okta-

O-OH-O

^hedra

tetra-

2 Si

hedra

3 O

Permukaan kristal tersusun atas atom oksigen dari lempengan Si₂O₅, bersifat inert

(23)

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 n H2O

………..

n H2O ………...

3 O

tetra-

2 Si

hedra

O-OH-O 2 Al

/Fe/Mg

oktahedra

O-OH-O

tetra-

hedra

2 Si

3 O

………..

n H2O

……..

(24)

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

K

Si

OH

Al

O

6 O

…………. K ………...

6 O tetra- Al, 3Si hedra

2O-2OH-2O

4 Al oktahedra 2O-2OH-2O

Al, 3Si tetrahedra 6 O

…………. K ……….

(25)

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

(26)

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 alumina

Tetrahedra silika Oktahedra alumina Kedua lempengan ini berikatan satu-sama lain dalam kristal liat melalui atom oksigen …….. “Jembatan oksigen”

Tetrahedra Oktahedra

SiO4

(27)

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

(28)

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 MONTMORILONIT

Unit-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

(29)

Mineralogi Liat Silikat

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

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)

(30)

Mineralogi Liat Silikat

CAMPURAN LIAT SILIKAT

Susunan unit kristalnya berbeda-beda, spt misalnya:

1. Klorit - Illit

2. 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

(31)

Ciri-ciri Tipe Liat

Montmorilonit Ilit Kaolinit

Ukuran (mikron) 0.01 - 1 0.1 - 2 0.1 - 5

Bentuk Serpih tak menentu Serpih tak menentu Heksagonal Permukaan jenis (m²/g) 700-800 100-200 5 - 20

Permukaan luar Luas Sedang Sempit

Permukaan dalam Sgt luas Sedang Tdk ada

Kohesi / Plastisitas Tinggi Sedang Rendah

Kapasitas Memuai Tinggi Sedang Rendah

KTK (me/100 g) 80-100 15 - 40 3 - 15

Sumber: Sifat dan Ciri Tanah (G. Soepardi, 1983)

(32)

Mineral Koloidal

selain Silikat

ALOFAN & MINERAL AMORF

Bersifat koloidal non-kristalin

Alofan: Gabungan antara silikon dan aluminium seskuioksida Susunannya mendekati Al₂O₃.2SiO₂.H₂O

Banyak ditemukan pada tanah-tanah Abu volkan 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

(33)

SIFAT Koloidal MINERAL

LIAT

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

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.

(34)

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

(35)

Material KTK (meq/100g) KTA Permanen Variabel Total

Montmorilonit 112 6 118 1

Vermikulit 85 0 85 0

Illit 11 8 19 3

Halloisit 6 12 18 15

Kaolinit 1 3 4 2

Gibsit 0 5 5 5

Goetit 0 4 4 4

Alofan 10 41 51 17

Peat 38 98 136 6

Sumber: Mehlich & Theisen (Sanchez, 1976).

(36)

R - C = O R - C = O

O O

R - C Al + 3OH

^-

R - C + Al(OH)

₃

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

^-

)

(37)

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

(38)

Net surface charge me/100g

Andept Humult

Udalf Orthox

- 0 +

pH dlm 0.01 N NaCl

Hor A

Hor B

pH(H2O) = 6 pH(H2O) = 6.8

Hor A

Hor B

pH(H2O) = 6.5

Hor A

pH(H2O) = 5.8

Hor A

Hor B

(39)

 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

(40)

 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

(41)

FAKTOR HUBUNGAN pH vs MUATAN LISTRIK Pada sistem liat-oksida hubungan tsb adalah:

kDRT pHo  = --- . --- 4  F pH

dimana:

 : 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

(42)

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 + H

₂

O O OH O O

Al Al O

^-

O BO O

T

(43)

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

(44)

KAPASITAS

TUKAR KATION

[ KTK ]

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

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 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

(45)

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)

(46)

KTK TANAH

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 Tanah asal KTK (me/100g) Kelas tekstur

Ciletuh, Jabar 8.1 Lempung Berdebu

Way Seputih, Lampung 16.0 Lempung Liat Berdebu Pengubuan, Lampug 22.9 Lempung Liat Berdebu Tj.Kresik, Krawang 28.7 Liat Berdebu

Rentang Barat 38.8 Liat Berdebu

(47)

PERSENTASE

KEJENUHAN BASA TANAH

KB dan pH

Proporsi 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

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^-

(48)

PERTUKARAN KATION &

KETERSEDIAAN HARA

Kejenuhan kation dan serapan hara

Faktor 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

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

PENGARUH TIPE KOLOID

Berbagai koloid mempunyai daya ikat kation yg berbeda

Kalsium diikat oleh montmorilonit lebih kuat daripada oleh kaolinit

(49)

mineralogi tanah 2 (1)