KOLOID TANAH & MINERAL LIAT

1. KOLOID TANAH & MINERAL LIAT Foto:smno.kampus.ub.sept2012

3. Penyusun Tanah Mineral Mineral Primer: Kuarsa Mineral Sekunder: Liat silikat Udara: Mineral: 20-30% 45% Air: 20-30% Organik 5% Pori: 50% Padatan: 50%

4. 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. 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)

5. KLASIFIKASI MINERAL 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.

6. 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

7. 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

8. 1. Senyawa logam dengan OH- : Hidrat atau hidroksida 2. Struktur kristalnya berlapis 3. Heksagonal KELOMPOK HIDROKSIDA 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

9. 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

10. 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

11. SANIDIN= ORTOKLAS : KAlSi3O8 Sistem : Monoklinik Habit : Kristal prismatik pndek, agak pipih atau memanjang Warna : umumnya tidak berwarna Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.56 Sifat diagnostik : Kilap kaca KELOMPOK FELDSPAR MIKROKLIN : KAlSi3O8 Sistem : Triklinik Habit : Serupa dg Ortoklas Belahan : Sempurna, baik Kekerasan: 6.0 Beratjenis: 2.56 Warna : Putih, cream, merahmuda Sifatdiagnostik : Sifatoptik PLAGIOKLAS : (Ca,Na)(Al,Si) AlSi2O8 Sistem : Triklinik Habit : Kristal biasanya berbentuk batang Warna : Putih atau kelabu Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.62 - 2.76 Warna : Putih atau kelabu Sifat diagnostik : bentuk kembar

12. 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 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 Sistem : Monoklinik Habit : Kristal sukardilihat Warna : Biasanyakelabuataukelabukehijauan Kekerasan : 2 - 2.5 Beratjenis : 2.0 - 2.7, menurundengankadar air Sifatdiagnostik : Komposisinyaselalumenyimpangdari formula ideal, seringterjadisubstitusi atom dlmstrukturkristal, misalnya Mg mengganti Al, Al mengganti Si. Substitusiinimengakibatkanmunculnyamuatannegatif pd struktur.

13. FILO-SILIKAT VERMIKULIT : Mg3Si4O10(OH)2 . xH2O Sistem : Monoklinik Habit : Biasanyapseudomorf Belahan : Sempurna Kekerasan: 1.5 Beratjenis: 2.4 Warna : Kuningsampaicoklat Kimiawi : Selaluadasejumlah Al ygmenggantikan Si, Mg olehferi

14. KELOMPOK MIKA MUSKIVIT : KAl2(AlSi3O10) (OH)2 Sistem : Monoklinik Habit : Biasanyamasanyaberlapis Warna : Tidakberwarnaataupucat Kekerasan: 2.5 Goresan : Putih Komposisikimia : Komposisinyaberagamakibatsubstitusi atom. Sejumlah Na menggantikan K. Sebagian Al (koordinasienam) digantikanoleh Mg dan Fe. BIOTIT : K(Mg,Fe)3 (AlSi3O10)(OH)2 Sistem : Monoklinik Habit : Kristalnya prisma pseudo-heksagonal, seringkali pipih berlapis Belahan : Sempurna 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 Sistem : Monoklinik Habit : Kristal pseudo-heksagonal Warna : Hijaukhas Kekerasan: 2.5 Beratjenis: 2.6 - 3.3 Warna : Hijaukhas Komposisikimia : Mg dan Fe dapatsalingmenggantikan

15. Alumino silikat Kaya Mg, Ca, Na, Fe Kaya K Feldspar; Augit; Hornblende Muskovit; Mika; Biotit Mikroklin; Ortoklas -Mg -K Hidrous mika Klorit -K -Mg -Mg -K Derajat Pelapukan Meningkat +K Vermikulit Pengusiran basa lambat Montmorilonit Kaya Mg dlm zone pelapukan Pengusiran basa cepat Pengusiran basa cepat Kaolinit Oksida Fe dan Al Iklim panas basah (-Si) Iklim panas basah (-Si) Diagram ttg Kondisi umum pembentukan liat silikat dan oksida Fe & Al

16. TETRAHEDRA SILIKA OKTAHEDRA ALUMINA Si O Al OH

17. MINERALOGI LIAT KAOLINIT 1. Paketlapisan mineral tersusunataslempengaluminium-hidroksidaygbergabung dg lempengsilika 2. Salahsatu ion oksigenmenjadimatarantai (jembatan) diantarakedualempengan 3. Seluruhkristalmerupakantumpukandaripaket-paketlapisansepertidiatas 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

18. MINERALOGI LIAT HALOISIT 1. Seringkalimengiringikaolinit, formulanya Al2O3.2SiO2.4H2O 2. Lempeng-lempeng Si dan Al tidakdiikatoleh ion-ion oksigenmilikbersama 3. Seluruhkristalterdiriataslempeng Si2O5H2 bergantian dg lempeng Al2(OH)6 O Si Al OH 3 O tetra- 2 Si hedra2 OH 3 OH 2 Al Oktahedra 3 OH Kisi kristaltidaktahanterhadappemanasan Padasuhu 40oC air telahlenyapdanlambatlaunterbentuksuatupersenyawaanmeta-haloisit

19. MINERALOGI LIAT PIROFILIT 1. Rumusumumnya 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 hedra3 O Permukaankristaltersusunatas atom oksigendarilempengan Si2O5, bersifatinert

20. MINERALOGI LIAT MONTMORILONIT 1. Kisi kristalnyabersifatdapatmembengkak 2. RuangantaraLempeng-lempengdapatdimasuki air, shgjarakantarlempenganmelebar 3. Rumusumum Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O n H2O n H2O n H2O n H2O ……….. n H2O ………... 3 O tetra- 2 Si hedraO-OH-O 2 Al /Fe/Mg oktahedra O-OH-O tetra- hedra 2 Si 3 O ………..n H2O ……..

21. 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 ……….

22. 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

23. 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

24. 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

25. 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

26. Mineralogi Liat Silikat 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) 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

27. Mineralogi Liat Silikat 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 CAMPURAN LIAT SILIKAT Susunan unit kristalnyaberbeda-beda, sptmisalnya: 1. Klorit - Illit 2. Ilit-Montmorilonit

28. KOMPARATIF TIGA LIAT SILIKAT 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)

29. Mineral Koloidal selain Silikat 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 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

30. SIFAT Koloidal MINERAL LIAT 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. 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

31. Sumber muatan negatif liat Silikat 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 SUBSTITUSI ISOMORFIK = Penggantian atom intikristal O = Si = O O = Al - O - (tidakbermuatan) (bermuatannegatifsatu) OH OHOHOHOHOH - 1 Al AlMg Al O O OH O O OH

32. KARAKTERISTIK MUATAN MINERAL LIAT 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).

33. LAYER SILICATE SYSTEMS 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 Peningkatanmuatannegatifgugusankarboksilterjadikalau ion kompleksaluminiumdiendapkan; initerjadikalau pH tanahmeningkat (ada OH-)

34. OXIDE SYSTEMS Fe FeFeFe O OH HO O O OH HO O Fe FeFeFe O OH H+ + HO O O OH + OH-O O + H2O H+ Fe FeFeFe O OH HO O O OH HO O Fe FeFeFe POSITIF ZERO NEGATIF

35. PERUBAHAN MUATAN PERMUKAAN dgn pH Andept Humult Hor A Hor A - 0 + - 0 + Hor B pH(H2O) = 5.8 pH(H2O) = 6.5 Net surface charge me/100g Orthox Udalf Hor A - 0 + - 0 + Hor A Hor B Hor B pH(H2O) = 6.8 pH(H2O) = 6 pH dlm 0.01 N NaCl

36.  pH & ZERO POINT of CHARGE 1. Status muatandarisistemliat-oksidadpt dg mudahditentukan dg mengukur pH-nyadalam air dandalamlarutangaramnetralseperti 1 N KCl 2.  pH = pH (1 N KCl ) - pH ( H2O) = positif : koloidliatbermuatanpositif (KTA) = negatif : koloidliatbermuatannegatif (KTK) 3. Dalamsistemliatsilikatberlapis,  pH selalunegatif : [Liat]-H+ + H2O ===== [ Liat ]-H+ + H2O [Liat]-H+ + KCl ===== [ Liat ]-K+ + Cl- + H+ sehingga pH dalam air lebihtinggidp pH dalamlrtKCl

37.  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

38. 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

39. 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 MISEL MISEL 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

40. KAPASITAS TUKAR KATION [ KTK ] 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 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 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

41. KTK, me/100 g) Koloid Organik Montmorilonit Muatan tgt pH Muatan permanen 200 160 120 80 40 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 pH tanah

42. KTK TANAH Tanah asal KTK (me/100g) Kelastekstur Ciletuh, Jabar 8.1 LempungBerdebu Way Seputih, Lampung 16.0 LempungLiatBerdebu Pengubuan, Lampug22.9LempungLiatBerdebu Tj.Kresik, Krawang28.7LiatBerdebu Rentang Barat 38.8 LiatBerdebu 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

43. PERSENTASE KEJENUHAN BASA TANAH 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- 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

44. PERTUKARAN KATION & KETERSEDIAAN HARA 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 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 PENGARUH TIPE KOLOID Berbagaikoloidmempunyaidayaikatkationygberbeda Kalsiumdiikatolehmontmorilonitlebihkuatdaripadaolehkaolinit

45. Pertukaran ion denganakartanaman Plants obtain some mineral nutrients through ion exchange between the soil solution and the surface of clay particles. Diunduhdarisumber: http://bcs.whfreeman.com/thelifewire8e/pages/bcs-main_body.asp?v=chapter&s=36000&n=00010&i=36010.01&o=|36000|&ns=0 ……. 27/10/2012

46. MUATAN LISTRIK PADA MINERAL LIAT Diunduhdarisumber: culter.colorado.edu/.../Slides15_25Oc07.ppt -……. 25/10/2012

47. Visual comparison of common silicate clays Strongly held “2:1:1” illite montmorillonite Diunduhdarisumber: culter.colorado.edu/.../Slides15_25Oc07.ppt -……. 25/10/2012

48. H-H = Layer bond type = Location of charge imbalance octa octahedral octahedral & tetrahedral octahedral & tetrahedral tetrahedral H-H more strongly held than in smectite H-H O-O O-Cation tetrahedral Ionic octahedral & tetrahedral NONE octahedral & tetrahedral octahedral illite “2:1:1” montmorillonite Diunduhdarisumber: culter.colorado.edu/.../Slides15_25Oc07.ppt -……. 25/10/2012

49. Organization of tetrahedral and octahedral sheets in common soil clays Octahedral & Tetrahedral Octahedral & Tetrahedral Octahedral Tetrahedral Tetrahedral NONE Octahedral & Tetrahedral Octahedral & Tetrahedral Octahedral Illite Montmorillonite Diunduhdarisumber: www.univsul.org/.../Clay%20Chemistry%20(P... ……. 25/10/2012

50. O-O & O-Cationvan der Waals (weak) Low High/Moderate Low, none Hydrogen (strong) Potassium ions (strong) Low Moderate High / Highest Edges only – No isomorphic substitution Tetra(~balanced by K+’s) so: Edges Octahedral / Octa+Tetra Ciri-ciriUmumLiatSilikat Diunduhdarisumber: culter.colorado.edu/.../Slides15_25Oc07.ppt -……. 25/10/2012