tambahan 1

Bab

2

Kristalografi

TU J U A N

IN S T R U K S I O N A L

akan menjelaskan gambaran umum mengenai kristalografi,macam-macam

sistem kristal, dan hubungan antara kristal dan mineral sebagai bahan utama

penyusun batuan.

Kristalografi adalah suatu cabang dari mineralogi yang mempelajari sistem-sistem kristal.

Suatu kristal dapat didefinisikan sebagai padatan yang se- cara esensial

mempunyai pola difraksi tertentu (Senechal, 1995 dalam Hib- bard, 2002). Jadi, suatu kristal

adalah suatu padatan dengan susunan atomy a n g b e r u l a n g s e c a r a t i g a

d i m e n s i o n a l y a n g d a p a t m e n d i f r a k s i s i n a r X . K r i s t a l secara sederhana dapat

didefinisikan sebagai zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang

teratur. Keteraturannya tercermin dalampermukaan kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang

mengikutipola-pola tertentu.Bidang-bidang datar ini disebut sebagai bidang muka

kristal. Sudut an-tara bidang-bidang muka kristal yang saling berpotongan

besarnya selalutetap pada suatu kristal. Bidang muka kristal itu baik letak

maupun arah-nya ditentukan oleh perpotongannya dengan sumbu-sumbu kristal.

Dalamsebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan yang lurus yang menem-

  Bab2KristalografiTU J U A NIN S T R U K S I O N A LxBab akan menjelaskan gambaran umum mengenai kristalografi,macam-macam sistem kristal, dan hubungan antara kristal dan mineral sebagai bahan utama penyusun batuan.Kristalografi adalah suatu cabang dari mineralogi yang mempelajari sistem-sistem kristal. Suatu kristal dapat didefinisikan sebagai padatan yang se- cara esensial mempunyai pola difraksi tertentu (Senechal, 1995 dalam Hib- bard, 2002). Jadi, suatu kristal

adalah suatu padatan dengan susunan atomy a n g b e r u l a n g s e c a r a t i g a d i m e n s i o n a l y a n g d a p a t m e n d i f r a k s i s i n a r X . K r i s t a l secara sederhana dapat didefinisikan sebagai zat padat yang mempunyai susunan atom atau molekul yang teratur. Keteraturannya tercermin dalampermukaan kristal yang berupa bidang-bidang datar dan rata yang mengikutipola-pola tertentu.Bidang-bidang datar ini disebut sebagai bidang muka kristal. Sudut an-tara bidang-bidang muka kristal yang saling berpotongan besarnya selalutetap pada suatu kristal. Bidang muka kristal itu baik letak maupun arah-nya ditentukan oleh perpotongannya dengan sumbu-sumbu kristal. Dalamsebuah kristal, sumbu kristal berupa garis bayangan yang lurus yang menem- bus kristal melalui pusat kristal. Sumbu kristal tersebut mempunyai satuanpanjang yang disebut sebagai parameter.2 . 1 K i m i a k r i s t a lKomposisi kimia suatu mineral merupakan hal yang sangat mendasar, be- berapa sifat-sifat mineral/kristal tergantung kepadanya. Sifat-sifat min-eral/kristal tidak hanya tergantung kepada komposisi tetapi juga kepadasusunan meruang dari atom-atom penyusun dan ikatan antar atom-atom penyusun kristal/mineral.Komposisi kimia kerak bumiBumi dibagi menjadi:•kerak•mantel, dan•inti bumik e t e b a l a n k e r a k b u m i d i b a w a h k e r a k b e n u a s e k i t a r 3 6 k m d an d i b a w a h k e r a k samudra berkisar antara 10 sampai 13 km. Batas antara kerak dengan manteldikenal denganMohorovicic discontinuity.Kimia kristal Sejak penemuan sinar X, penyelidikan kristalografi sinar X telah mengem-bangkan pengertian kita tentang hubungan antara kimia danstruktur. Tujuannya adalah: 1) untuk mengetahui hubungan antara susunanatom dan komposisi kimia dari suatu jenis kristal. 2) dalam bidang geokimiatujuan mempelajari kimia kristal adalah untuk memprediksi struktur kristaldari komposisi kimia dengan diberikan temperatur dan tekanan.Daya Ikat dalam KristalDaya yang mengikat atom (atau ion, atau grup ion) dari zat pada kristalinadalahbersifat listrik di alam. Tipe danintensitasnya sangat berkaitan dengansifat-sifat fisik dan kimia dari mineral. Kekerasan, belahan, daya lebur, ke-listrikan dan konduktivitas termal, dan koefisien ekspansi termal berhubun-gan secara langsung terhadap daya ikat.

  BAB2. KR I S T A L O G R A F I7( a ) ( b )

GA M B A R2.1: Sistem kubik: (a) asli, (b) modifikasiSecara umum, ikatan kuat memiliki kekerasan yang lebih tinggi, titik lelehyang lebih tinggi dan koefisien ekspansi termal yang lebih rendah. Ikatan kimia dari suatu kristal dapat dibagi menjadi 4 macam, yaitu: ionik, kovalen,logam dan van der Waals.2.2 Sistem kristalHingga saat ini baru terdapat 7 macam sistem kristal. Dasar penggolongansistem kristal tersebut ada tiga hal, yaitu:•jumlah sumbu kristal,•letak sumbu kristal yang satu dengan yang lain•parameter yang digunakan untuk masing-masing sumbu kristalAdapun ke tujuh sistem kristal tersebut adalah:2.2.1 Sistem isometrikSistem ini juga disebut sistem reguler, bahkan sering dikenal sebagai sistemkubus/kubik (Gambar2.1). Jumlah sumbu kristalnya 3 dan saling tegak lurussatu dengan yang lainnya. Masing-masing sumbu sama panjangnya.2.2.2 Sistem tetragonalSama dengan sistem isometrik, sistem ini mempunyai 3 sumbu kristal yangmasing-masing saling tegak lurus (Gambar2.2) . S u m b uadanbmempunyai  

BAB2. KR I S T A L O G R A F I11( a ) ( b ) (c)GA M B A R2.6: Sistem monoklin: (a) asli, (b) modifikasi, dan (c) mineral krokoit

  1 2 2 . 3 . U n s u r - u n s u r s i m e t r i k r i s t a l( a ) ( b ) (c)GA M B A R2 . 7 : S i s t e m t r i k l i n : ( a ) a s l i , ( b ) modifikasi, dan (c) rodokrosit.2.2.7 Sistem triklin

S i s t e m i n i m e m p u n y a i t i g a s u m b u y a n g s a t u d e n g a n l a i n n y a t i d a k s al i n g t e g a k lurus. Demikian juga panjang masing-masing sumbu tidak sama.2.3 Unsur-unsur simetri kristalDari masing-masing sistem kristal dapat dibagi lebih lanjut menjadi klas-klaskristal yang jumlahnya 32 klas. Penentuan klasifikasi kristal tergantung dari banyaknya unsur-unsur simetri yang terkandung di dalamnya. Unsur-unsursimetri tersebut meliputi:1. bidang simetri2. sumbu simetri3. pusat simetri

Bab

4

Agromineral

TUJUAN

INSTRUKSIONAL

x

Bab ini akan menjelaskan mengenai bermacam-macam mineral yang

penting dalam tanah, macam-macam mineral sebagai nu-trisi penting

bagi tanaman. Pembahasan ini dibagi menjadi duabab, yaitu bab

pertama membahas mengenai nutrisi makro danbab berikutnya

membahas nutrisi mikro.Agromineral adalah mineral-

mineral yang bermanfaat bagi perkemba

ng- biakantumbuhan(VanStraaten,1999).

Enambelasunsurkimiatelahdiketahuisebagai

unsur penting untuk pertumbuhan dan

pertahanan tanaman (Anon-im, 2004c). Keenambe

las unsur tersebut dapat dibagi menjadi

dua kelompokutama, yaitu bukan-

mineral dan mineral.Nutrisi bukan-

mineral meliputi hidrogen (H), oksigen

(O), dan karbon (C).Nutrisi ini dapat

ditemukan baik di udara maupun di dalam air.

Dalam posesfotosintesis, tanaman

menggunakan energi matahari untuk merubah

karbondioksida (CO2

) dan air (H2

O) menjadi “starches” dan gula. Keduanya

meru-pakan makanan tanaman.Nutrisi

mineral terdiri atas 13 mineral, yang

berasal dari tanah dalam bentuk larutan.

Biasanya ketersediaan nutrisi ini pada tanah

tidak selalu27 

28

lengkap. Petani

biasanya menambahkannya dengan memberik

an pupuk bu-atan. Berdasarkan tingkat kebutuhan

tanaman, nutrisi ini dapat dibagi menja-di

dua, yaitu nutrisi makro(macronutrients)

dan nutrisi mikro(micronutrients).Kedua kelompok

ini akan dibahas secara terpisah

setelah bab ini. 

Bab

5

Agromineral I:

Nutrisi

makroTUJUAN

INSTRUKSIONAL

xBab ini akan menjelaskan mengenai

bermacam-macam mineral yang penting dalam tanah atau

memperkaya unsur hara tanah. Mineral-mineral ini dikelompokkan menjadi

nutrisi makro bagitanaman, seperti nitrogen, fosfor, potas,

karbon, kalsium, mag-nesium, dan belerang.

Nutrisi makro dapat dibagi menjadi

dua macam, yaitu nutrisi primer dan

nu-trisi sekunder (Anonim, 2004c). Nutrisi

primer meliputi: nitrogen (N), fosfor(P),

dan potasium (K). Nutrisi ini biasanya

paling cepat habis di dalam tanah,kare

na tanaman menggunakannya dalam

jumlah besar untuk perkembangandan

pertahanannya.Nutrisisekundermeliputi:

kalsium(Ca),magnesium(Mg),danbelerang(S).Bi

asanya nutrisi ini cukup banyak di dalam

tanah, namun di beberapa tem-patdiperlu

kantambahankalsium danmagnesium,

misalnyapadatanah yangasam. Kalsium dan

magnesium diperlukan untuk meningkat

kan keasamantanah. Pada bab ini akan

dibahas semua unsur yang termasuk

di dalam nu-trisi makro, ditambah

karbon (C). 

BAB

6. AGROMINERAL

II: NUTRISI MIKRO

55

 beratjenis4,3. Mineraliniditemuka

nberasosiasidenganoksida manganyanglain.Ro

dokrosit merupakan mineral kelompok karbonat

dan mempunyai struk-tur kristal heksagona

l. Mineral ini mempunyai karakter fisik:

warna merahrosa atau coklat tua; kilap

kaca; cerat putih dengan

kekerasan 31

/2

– 4 dan berat jenis 3,5 – 3,7.

6.6 MolibdenumTanaman membutuh

kan molibdenum untuk memproduksi

protein esensialdan membantu dalam

pemakaian nitrogen. Molibdenum

diambil tanamandalam bentuk anion

negatif molibdat. Tanpa molibdenum,

tanaman tidakdapat mengolah nitrogen menjadi

asam amino. Tumbuh-tumbuhan polong

(legumes)dan tanaman yang membutu

hkan nitrogen lainnya tidak dapa

tmengambil nitrogen dari atmosfer tanpa

molibdenum (Trotter, 2001).Tanah sangat jarang

mengalami defisit akan molibdenum dan

biasanya jikasuplementasi dibutuhkan, hanya

diperlukan satuounce per acre(0,11 gram perm

2

). Sehingga, dapat dikatakan nutrisi

penting ini hanya dibutuhkan ole

htanaman dalam jumlah yang sedikit.

Molibdenum di alam bersumber padadua

mineral, yaitu molibdenit (MoS2

) dan wulfenit (PbMoO4

).Molibden

it mempunyai struktur kristal heksagona

l, biasanya berbentukkristal lembaran.

Sifat fisik mineral ini meliputi: warna

abu-abu timbal; kilapmetalik; cerat

hitam keabuan; kekerasan 1 – 11

/

2

. Mineral ini merupakan min-eralakseso

r padagranit timah. Alterasi mineralini

dapat membentukmineralferimolibdit (Fe2

(MoO4

)3

·

8H2

O) yang berwarna kuning.Wulfenit mempuny

ai struktur kristal tetragonal, biasanya berbentuk

bujursangkar tabular. Mineral ini

berwarna kuning, oranye, merah, abu-abu

atauputih; kilap kaca atau adamantin; cerat

putih; dengan kekerasan 3 dan berat jenis

6,8. Mineral ini ditemukan sebagai

hasil oksidasi urat timbal bersama-

sama mineral timbal sekunder

yang lainnya. 

5 6 6 . 7.

S e ng

6.7 SengSengmerupakanunsuresensial

untuktransformasikarbohidrat,mengaturpe-

makaian gula. Tanaman menggunakan seng

dalam hubungannya dengan nu-trisi

lainnya untuk mengatur proses-proses

termasuk membentuk klorofil.Sengdial

ambersumberpadabeberapamineral,sepe

rtismithsonit(ZnCO3

),zincit (ZnO) dan

wilemit (Zn2

SiO4

). Zincit merupakan mineral kelompok ok-

sidayangmemiliki struktur kristal heksagona

l, namunjarang dijumpaidalam bent

uk kristal. Mineral ini mempunyai sifat

fisik: warna merah atau oranye-

kuning; kilap subadamantin; cerat orange-

kuning; dengan kekerasan 4 dan berat

jenis 5,68.Smithsonit merupaka

nmineralkelompokkarbonat yangmempunyaistr

uk-tur heksagonal. Sifat fisik mineral

ini meliputi: warna coklat gelap

ataukadang-kadang tidak berwarna,

putih, hijau, biru atau pink; cerat berwarn

aputih; kekerasan 4 – 41

/2

dan berat jenis 4,3 – 4,45. Mineral ini

merupakanmineral supergen yang sering

berasosiasi dengan endapan seng di dalam 

batugamping.6.8 PerlitPerlit barangkali

tidak secara langsung berhubungan dengan

tanah atau tana-man, namun saat ini banyak

digunakan sebagai agregat hortikultura.

Perlitmerupakan suatu batuan volkanik

gelasan yang berwarna abu-abu cerah den-

gan kilap kaca atau mutiara dan mempuny

ai karakteristik retakan konsentris.Bedanyad

engan gelas alamadalah komposisi

nya yang silisik (riolitik) dan airkimia

yang dikandung di dalam struktur gelasnya.

Komposisi kimia perlitmeliputi: 70-75% SiO2

, 12-18% Al2

O3

, 4-6% K2

O, dan 2-5% air (Harben, 1995).Secara

genetik perlit merupakan salah satu

anggota dari gelas alam yangmengandung

air, yang juga termasuk obsidian hidrus dan

berkadar air ren-dah, batuapung yang

terhidrasi, danpitchstone. Perbedaan

utama antara per-lit dengan anggota

yang lain adalah kandungan airnya. Obsidian

awal men-gandung air total kurang dari 1,0

%berat yang terikat sebagai

SiOH di dalam 

BAB

6. AGROMINERAL

II: N

UTRISI MIKRO

57

kerangkasilikat. Jikaobsidianmengal

amipelapukan,alterasisekundermeng-hasilkan

perlit dengan penambahan air pada

struktur silika gelasan hingga 2sampai 5

%berat. Jika kandungan air ini meningkat

sampai 10 %berat akanmembentukpitchstone

(Harben & Kužvart, 1996).Salahsatu

sifatfisik perlitadalahmudahmengembang.

Denganpemanasancepat hingga 870-1.100◦

C perlit melemah dan mengembang

hingga 10-20 kalidari volume asalnya dan dari

batuan dengan berat jenis 1,159 g/cm3

menjadimaterial ringan dengan berat jenis

0,08-0,18 g/cm3

(Harben, 1995).Sifat

dalam perlit, pH antara 6,5 sampai 8,0 dan

struktur selnya menye- babkanperlitdapatm

enyeraplarutanberkali-kali[dapatmembawa

herbisida,insektisida, pupuk, pengatur tanah dan

akar tanaman].6.9 Zeolit

Zeolit merupakan aluminosilikat

kristalin berpori mikro terhidrasi yang men-

gandung pori yang saling berhubungan dengan

ukuran 3 sampai 10Å. Zeolittersusun oleh

silikon, oksigen, dan aluminium dalam

suatu kerangka struk-tur tiga-dimension

al dengan pori-porinya mengandung

molekul air yang da-pat menyerap kation

yang dapat saling bertukar(cation exchange)

. Secarakimia, zeolit mempuny

ai rumus empiris: M+2

,M2+

Al2

O3

·

g

SiO2

·

z

H2

O, di-mana M+

 biasanya Na atau K, dan M2+

adalah Mg, Ca,

atau Fe.Penggunaan komersial

zeolit antara lain sebagai “penyaring

molekuler”dan sebagai penukar kation.

Kation seperti Na+

, K+

, dan Ca2+

terikat san-gat lemah pada kerangka

tetrahedra dan dapat dilepaskan dengan mudahden

gan larutan kuat dari ion yang lain.

Berdasarkan hal ini, zeolit dapatdigunaka

n untuk melunakkan air, dimana air yang

keras (kandungan Ca2+

tinggi) dapat

dilunakkan dengan mengganti ion Ca2+

(dalam air) dengan Na+

yang terkandung di dalamzeolit

alamatau sintetik (Na2

Al2

Si3

O10

·

2H2

O). Airkeras, air yang mengandung banyak

ion kalsium, dilewatkan melalui tang-ki

yang berisi butiran zeolit. Ion Ca2+

pada larutan akan mengganti ion Na+

pada zeolit sehingga terbentuk CaAl2

Si

3

O10

·

2H2

O. Jika pada zeolit terjadi ke- 

jenuhanCa2+

, larutangaramNaClp

ekat dapatdilewatkanpadazeolit sehing-

gaionCa2+

padazeolitdigantiolehNa+

dariNaCluntukmembentukkembaliNa

-zeolit (Na2

Al2

Si3

O10

·

2H2

O). Dengan

cara seperti ini, larutan yang men-gandung

logam-logam keras dapat disaring

dengan zeolit.Dalambidangpertanian,zeoli

tbarangkalitidakdigunakansecaralangsung,melai

nkan dipakai sebagai katalis untuk

mengurangi kelebihan logam beratpada

tanah. Zeolit alam, seperti

klinoptilolit (Na6

[(AlO2

)6

(SiO2

)30

]·

24H

2

O)dan mordenit (Na8

[(AlO2

)8

(SiO2

)40

]

·

24H2

O) sering ditambahkan pada

pakanternak untuk meningkatkan efisiensi

pakan, dan mengurangi

masalah kese-hatan

  BAB2. K

R I S T A L O G R A F I132.3.1 Bidang simetriBidangsimetri adalahbidangbayanganyang dapatmembelahkristal menjadidua bagian yang sama, dimana bagian yang satu merupakan pencerminan dari yang lain. Bidang simetri ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitu bidangsimetri aksial dan bidang simetri menengah.B i d a n g s i m e t r i a k s i a l b i l a b i d a n g t e r s e b u t m e m b a g i k r i s t a l m e l a l u i d u a s um -  bu utama (sumbu kristal). Bidang simetri aksial ini dibedakan menjadi dua,yaitu bidang simetri vertikal, yang melalui sumbu vertikal dan bidang simetrihorisontal, yang berada tegak lurus terhadap sumbuc. Bidang simetri menen-gah adalah bidang simetri yang hanya melalui satu sumbu kristal. Bidangsimetri ini sering pula dikatakan sebagai bidang siemetri diagonal.2.3.2 Sumbu simetriSumbu simetri adalah garis bayangan yang dibuat menembus pusat kristal,dan bila kristal diputar dengan poros sumbu tersebut sejauh satu putaranp e n u h a k a n d i d a p a t k a n b e b e r a p a k a l i k e n a m p a k a n y a n g s a m a . S u m b u s i m e t r i dibedakan menjadi tiga, yaitu gire, giroide dan sumbu inversi putar. Keti-ganya dibedakan berdasarkan cara mendapatkan nilai simetrinya.Gire, atau sumbu simetri biasa, cara mendapatkan nilai simetrinya adalahdengan memutar kristal pada porosnya dalam satu putaran penuh. Bila ter-dapat dua kali kenampakan yang sama dinamakan digire, bila tiga trigire (),empat tetragire (), heksagire () dan seterusnya.Giroide adalahsumbu simetri yang cara mendapatkan nilai simetrinya den-gan memutar kristal pada porosnya dan memproyeksikannya pada bidanghorisontal. Dalam gambar, nilai simetri giroide disingkat tetragiroide ( ) danheksagiroide ( ).Sumbu inversi putar adalah sumbu simetri yang cara mendapatkan nilaisimetrinya dengan memutar kristal pada porosnya dan mencerminkannyamelalui pusat kristal. Penulisan nilai simetrinya dengan cara menambahkan bar pada angka simetri itu.