mk. dasar ilmu tanah mineralogi tanah oleh : smno.jursntnh.fpub.des2013

MK. DASAR ILMU TANAH

MINERALOGI TANAH

Oleh: smno.jursntnh.fpub.des2013

MK. DASAR ILMU TANAH

MINERALOGI TANAH

Oleh: smno.jursntnh.fpub.des2013

Komposisi Tanah Mineral

Udara: Mineral:

20-30% 45%

Air:

20-30%

Organik

5%

Padatan: 50%

Pori: 50%

Mineral Primer: Kuarsa

Mineral Sekunder: Liat silikat

MINERALMineralogi: cabang ilmu geologi yg mempelajari kerak bumi dari sudut pandang MINERALMINERAL = “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 MINERALMINERAL = “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, lemadalah 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)

Divisi I : Unsur-unsur alami dan senyawa inter-metalikDivisi II : Karbida, Nitrida, dan FosfidaDivisi III : Sulfida, Garam Sulfon, dan senyawa turunannyaDivisi 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-sendiri2. Soro-silikat : dua SiO4 berpolimerisasi3. Siklo-silikat : Tetrahedra SiO4 membentuk rantai siklis4. Ino-silikat : Tetrahedra SiO4 membentuk lembaran kontinyu5. Filo-silikat : Polimerisasi SiO4 membentuk struktur tiga dimensi6. Tekto-silikat : Tetrahedra SiO4 berpolimerisasi membentuk struktur tiga

dimensi yang kompleks.

KELOMPOK OKSIDA

1. Dalam pembentukannya diperlukan oksigen dari udara2. Ikatan ionik di antara unit-unit strukturalnya3. 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 MgStruktur kristal : Agak kompleksHabit : Pipih, RhombohedralWarna : Hitam besi hingga kelabu bajaKekerasan : 5.5 - 6.0; RapuhBerat jenis : 5.0 - 5.2Sifat diagnostik : Warna goresannya merah, sangat keras, tidak magnetikGenesis : Dibentuk dalam suasana oksidasi dlm endapan dan batuan

MAGNETIT : FeFe2O4

Komposisi kimia : FeO 70%, Fe2O3 69%, kadar Fe 72.4%Sistem : Kubik, simetrik, heksoktahedralHabit : OktahedralWarna : Hitam besi Kekerasan : 5.5 - 6.0; RapuhBerat jenis : 4.9 - 5.2Sifat diagnostik : Magnetik kuat, Warna goresannya hitam Genesis : Dibentuk dalam suasana reduksi dlm endapan bijih dan batuan

KELOMPOK OKSIDA

KUARSA: SiO41. Ada tiga polimorfiknya: Kuarsa, Tridimit, Kristobalit2. Modifikasinya diberi awalan alfa, beta3. 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 : HeksagonalWarna : Tidak berwarna, putih susu, kelabuKekerasan : 7.0Berat jenis : 2.5 - 2.8Sifat diagnostik : Bentuknya yg khas, keras, tdk mempunyai belahanGenesis :

Bentuk kristal Kuarsa

KELOMPOK HIDROKSIDA

1. Senyawa logam dengan OH- : Hidrat atau hidroksida2. Struktur kristalnya berlapis 3. Heksagonal

BRUSIT : Mg(OH)2

Komposisi kimia : MgO 69%; H2O 31%; campurannya Fe dan MnStruktur kristal : BerlapisHabit : Tabuler tebalWarna : 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 prismatikStruktur kristal : Berlapis, lembaran Al dijepit oleh dua lembaran hidroksilHabit : Tabuler-heksagonalWarna : Putih, sedikit kekelabuan Kekerasan : 2.5 - 3.5Berat jenis : 2.43Sifat diagnostik : Belahan sgt baik, kilap kaca, ringan

KELOMPOK KARBONAT

KALSIT : CaCO3

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

Struktur kristal : spt NaClHabit : SkalenohedralAgregat : Kalsit yg kompak disebut “Marble”, Sdg

Batukapur bersifat kriptokristalin kompakWarna : 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 skalenohedralStruktur kristal : Analog dg kalsit Habit : Umumnya rhombohedralWarna : Putih dg becak kekuningan atau kekelabuan Kekerasan : 4.0 - 4.5 ; RapuhBerat jenis : 2.9 - 3.1Sifat 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 ; RapuhBerat jenis : 1.8 - 2.9 Sifat diagnostik : Kondisi dingin lambat bereaksi dg HCl

KELOMPOK FOSFAT

VIVIANIT : Fe3(PO4)2 . 8H2OSistem : MonoklinikHabit : Kristal prismatikWarna : 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,FSistem : Heksagonal Habit : Kristal dlm batu kapur prismatikBelahan : Tidak jelas Kekerasan : 5.0 ; RapuhBerat jenis : 3.1 - 3.2Warna : Hijau, hijau kebiruan, hijau kelabu, biru, violetSifat diagnostik : Bentuk kristalnya, warnanya , lareut dlm asam

TURQUOIS : CuAl6(PO4)4(OH)8. 4H2OSistem : Triklinik Habit : Kristal jarang ditemukan, biasanya masif Warna : Putih kelabu Kekerasan : 5 - 6.0 Berat jenis : 2.6 - 2.8Warna : Biru langit, Hijau kebiruan Sifat diagnostik : Warna biru yang khas

KELOMPOK FELDSPAR

SANIDIN= ORTOKLAS : KAlSi3O8

Sistem : MonoklinikHabit : Kristal prismatik pndek, agak pipih atau memanjangWarna : umumnya tidak berwarna Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.56 Sifat diagnostik : Kilap kaca

MIKROKLIN : KAlSi3O8

Sistem : Triklinik Habit : Serupa dg OrtoklasBelahan : Sempurna, baik Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.56Warna : Putih, cream, merah mudaSifat diagnostik : Sifat optik

PLAGIOKLAS : (Ca,Na)(Al,Si) AlSi2O8

Sistem : Triklinik Habit : Kristal biasanya berbentuk batang Warna : Putih atau kelabu Kekerasan : 6.0 Berat jenis : 2.62 - 2.76Warna : Putih atau kelabu Sifat diagnostik : bentuk kembar

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 pipihBelahan : Sempurna Kekerasan : 2.0 Berat jenis : 2.6Warna : Putih, seringkali berbintik coklat atau kelabu Kimiawi : Komposisi sesuai formula, substitusi jarang terjadi.

Polimorfiknya adalah Dikrit, Nakrit, dan Haloisit.

MONTMORILONIT : Al2Si4O10(OH)2. xH2OSistem : Monoklinik Habit : Kristal sukar dilihat Warna : Biasanya kelabu atau kelabu kehijauanKekerasan : 2 - 2.5 Berat jenis : 2.0 - 2.7, menurun dengan kadar airSifat 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.

FILOSILIKAT VERMIKULIT : Mg3Si4O10(OH)2 . xH2OSistem : Monoklinik Habit : Biasanya pseudomorfBelahan : Sempurna Kekerasan : 1.5 Berat jenis : 2.4Warna : Kuning sampai coklat Kimiawi : Selalu ada sejumlah Al yg menggantikan Si,

Mg oleh feri

KELOMPOK MIKA

MUSKIVIT : KAl2(AlSi3O10) (OH)2Sistem : MonoklinikHabit : Biasanya masanya berlapisWarna : Tidak berwarna atau pucatKekerasan : 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)2Sistem : Monoklinik Habit : Kristalnya prisma pseudo-heksagonal, seringkali pipih berlapisBelahan : Sempurna Kekerasan : 2.5Berat jenis : 2.8 - 3.4Warna : 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)8Sistem : Monoklinik Habit : Kristal pseudo-heksagonal Warna : Hijau khas Kekerasan : 2.5 Berat jenis : 2.6 - 3.3Warna : Hijau khas Komposisi kimia : Mg dan Fe dapat saling menggantikan

MINERAL LIAT

Foto: smno.kampus.ub.febr2013

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.Rangkaian reaksi-reaksi menurut Bowen

Diunduh dari: home.iitk.ac.in/.../claymineralsandsoilstructure...... 21/2/2013

Kuarsa

Olivin

Augite

Hornblende

Kristalisasi pd suhu rendah

Resistensi pelapukan lebih tinggi

Kristalisasi pd

suhu tinggi

Resistensi pelapukan lebih

rendah

Asal-usul Mineral Liat

“The contact of rocks and water produces clays, either at or near the surface of the earth” (from Velde, 1995).

Rock +Water Clay

Misalnya: The CO2 gas can dissolve in water and form carbonic acid, which will become hydrogen ions H+ and bicarbonate ions, and make water slightly acidic.

CO2+H2O H2CO3 H+ +HCO3-

The acidic water will react with the rock surfaces and tend to dissolve the K ion and silica from the feldspar. Finally, the feldspar is transformed into kaolinite.Feldspar + hydrogen ions+water clay (kaolinite) + cations, dissolved silica

2KAlSi3O8+2H+ +H2O Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ +4SiO2

Kation hidrogen dapat menggantikan kation lainnya.


17

Perubahan feldspar menjadi kaolinite lazim terjadi pada granite yang terdekomposisi.

The clay minerals are common in the filling materials of joints and faults (fault gouge,

seam) in the rock mass.


Asal-usul Mineral Liat

Hexagonal hole

1 Si

4 O

(Si2O10)-4

Replace four Oxygen with hydroxyls or combine with positive union

(Holtz and Kovacs, 1981)

Tetrahedron

Plural: Tetrahedra


Unit-dasar Silika Tetrahedra

Lembar Gibbsite : Al3+

Al2(OH)6, 2/3 cationic spaces are filled

One OH is surrounded by 2 Al: Dioctahedral sheet

Lembar Brucite : Mg2+

Mg3(OH)6, all cationic spaces are filled

One OH is surrounded by 3 Mg: Trioctahedral sheet

Different cations

1 Cation

6 O or OH



Unit-dasar Lembar Oktahedra

Mitchell, 1993


Unit-dasar

Noncrystalline clay -allophane

Mitchell, 1993


Sintesis

Rongga Basal 7.2 Å

•Si4Al4O10(OH)8. Bentuknya pipih

•The bonding between layers are van der Waals forces and hydrogen bonds (strong bonding).

•Tidak ada pengembangan interlayer

•Lebar: 0.1~ 4m, Tebal: 0.05~2 m

layer

Trovey, 1971 ( from Mitchell, 1993)

17 mDiunduh dari: home.iitk.ac.in/.../claymineralsandsoilstructure...... 21/2/2013

Mineral Kaolinit

Mineral - Halloysit1. Si4Al4O10(OH)8·4H2O

2. Satu lapis air di antara lapisan.

3. The basal spacing is 10.1 Å for hydrated halloysite and 7.2 Å for dehydrated halloysite.

4. If the temperature is over 50 °C or the relative humidity is lower than 50%, the hydrated halloysite will lose its interlayer water (Irfan, 1966). Note that this process is irreversible and will affect the results of soil classifications (GSD and Atterberg limits) and compaction tests.

5. Tidak ada interlayer yang dapat mengembang.

6. Bentuk hidratnya Tubular.Trovey, 1971 ( from

Mitchell, 1993)

2 m


n·H2O+cations

5 m

1. Si8Al4O20(OH)4·nH2O (Theoretical unsubstituted). Film-like shape.

2. There is extensive isomorphous substitution for silicon and aluminum by other cations, which results in charge deficiencies of clay particles.

3. n·H2O and cations exist between unit layers, and the basal spacing is from 9.6 Å to (after swelling).

4. The interlayer bonding is by van der Waals forces and by cations which balance charge deficiencies (weak bonding).

5. There exists interlayer swelling, which is very important to engineering practice (expansive clay).

6. Width: 1 or 2 m, Thickness: 10 Å~1/100 width



Mineral – Montmorilonit 2:1

potassium

1. Si8(Al,Mg, Fe)4~6O20(OH)4·(K,H2O)2. Flaky shape.

2. Struktur dasrnya serupa dengan mica, sehingga kadangkala disebut hydrous-mica. Illite merupakan komponen utama dari batu-sabak.

3. Some of the Si4+ in the tetrahedral sheet are replaced by the Al3+, and some of the Al3+ in the octahedral sheet are substituted by the Mg2+ or Fe3+. Those are the origins of charge deficiencies.

4. The charge deficiency is balanced by the potassium ion between layers. Note that the potassium atom can exactly fit into the hexagonal hole in the tetrahedral sheet and form a strong interlayer bonding.

5. The basal spacing is fixed at 10 Å in the presence of polar liquids (no interlayer swelling).

6. Lebar : 0.1~ beberapa m, Tebal: ~ 30 Å

7.5 mTrovey, 1971 ( from Mitchell, 1993)

K


Mineral - Illit

Lembar oktahedra nya Brusit.

1. Rongga basalnya 10 Å - 14 Å.

2. Kation tukarnya Ca2+ dan Mg2+ dan dua lapis air di dalam inter-layer nya.

3. Dapat menjadi bahan isolator yang bagus setelah mengalami dehidratasi.

Illit Vermikulit

Mitchell, 1993


Mineral - Vermikulit

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.Diagram of the structures of (a) kaolinite; (b) illite; (c) montmorillonite


Rongga basalnya tetap 14 Å.

Gibbsit ataubrusit


Mineral Khlorit

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.


Struktur atomik Mineral Illit

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.

Gambar :(a) Silika tetrahedra;(b) Lembar silika; (c) alumina

octahedron; (d) octahedral

(gibbsite) sheet; (e) elemental silica-

gibbsite sheet.

(Grim, 1959)


(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.Struktur atomik montmorillonit (Grim, 1959)


1. Morfologinya seperti benang atau serabut.

2. Diameter partikel 50 - 100 Å dan panjangnya 4 - 5 m.

3. Attapulgit berguna sebagai “drilling mud” di lingkungan saline karena sangat stabil.

4.7 mTrovey, 1971 ( from Mitchell, 1993)

Attapulgit


Struktur Rantai Mineral Liat

1. Berbagai tipe mineral mliat mempunyai struktur serupa (lembar tetrahedra dan octahedra) sehingga tampak adanya interstratification lapisan-lapisan mineral liat yang berbeda.

2. Umumnya, liat-liat berlapis campuran terdiri atas interstratification lapisan-lapisan mengembang yg mengandung air dan lapisan yg tidak mengandung air. Montmorillonite-illite adalah contohnya, dan yang sering ditemukan juga adalah chlorite-vermiculite dan chlorite-montmorillonite.

(Mitchell, 1993)


Liat-liat berlapis campuran

AllophaneAllophane adalah X-ray amorf dan tidak mempunyai komposisi dan bentuk yang

definit. Ia terdiri atas partikel-partikel membulat tidak teratur dengan diameter 3.5 - 5.0

nm.


Material Liat Non-kristalin

IDENTIFIKASI

MINERAL LIAT

Difraksi Sinar-X

• The distance of atomic planes d can be determined based on the Bragg’s equation.

BC+CD = n, n = 2d·sin, d = n/2 sin

where n is an integer and is the wavelength.

• Different clays minerals have various basal spacing (atomic planes). For example, the basing spacing of kaolinite is 7.2 Å.

Mitchell, 1993


Analisis Diferensial Termal (DTA)

Misalnya:

Perubahanj kuarsa dari bentuk menjadi bentuk pada suhu 573 ºC dan puncak endotermiknya dapat dilihat.

1. Differential thermal analysis (DTA) consists of simultaneously heating a test sample and a thermally inert substance at constant rate (usually about 10 ºC/min) to over 1000 ºC and continuously measuring differences in temperature and the inert material T.

2. Endothermic (take up heat) or exothermic (liberate heat) reactions can take place at different heating temperatures. The mineral types can be characterized based on those signatures shown in the left figure.

(from Mitchell, 1993)

T

Temperature (100 ºC)


Kalau sampelnya inert secara termal Kalau terjadi fase transisi dari sampel

T

Time t

T

Time t

Crystallize

Melt

Endothermic reactions take up heat from surroundings and therefore the

temperature T decreases.

Exothermic reactions liberate heat to surroundings and therefore the

temperature T increases.

T= the temperature of the sample – the temperature of the thermally inert substance.


Analisis Diferensial Termal (DTA)

39

METODE LAINNYA1. Electron mikroskop2. Permukaan jenis (Ss)

3. Kapasitas Tukar Kation - Cation exchange capacity (CEC)4. Peta Plastisitas


5. Penetapan KaliumWell-organized 10Å illite layers contain 9% ~ 10 % K2O.

6. Analisis ThermogravimetrikIt is based on changes in weight caused by loss of water or CO2 or gain in oxygen.

Sometimes, you cannot identify clay minerals only based on one method.


METODE LAINNYA

PERMUKAAN JENIS (Ss)

DEFINISI

forcelGravationa

forcerelatedSurface

masssurfacesurfaceSpecific

volumesurfacesurfaceSpecific

/

/

g/m3.2cm/g65.2m1

m16S

cm/g65.2,cubem111

g/m103.2cm/g65.2cm1

cm16S

cm/g65.2,cubecm111

233

2

s

3

2433

2

s

3

Contoh :

Gaya-gaya permukaan : gaya-gaya van der Waals, Gaya kapiler, dll.

Ss berbanding terbalik dengan ukuran partikel

Preferred


Nilai-nilai yang Khas

Montmorillonit

Illit

Kaolinit

50-120 m2/gm (Permukaan eksternal)

700-840 m2/gm (termasuk permukaan interlayer)

65-100 m2/gm

10-20 m2/gm

Permukaan Interlayer


INTERAKASI AIR DAN

MINERAL LIAT

1. Imperfections in the crystal lattice – Substitusi Isomorfik.The cations in the octahedral or tetrahedral sheet can be replaced by

different kinds of cations without change in crystal structure (similar physical size of cations).

Misalnya: Al3+ in place of Si4+ (lembaran Tetrahedral) Mg2+ instead of Al3+(lembaran Octahedral)Muatan tidak seimbang (defisiensi muatan)

• Ini merupakan sumber utama defisiensi muatan pada Montmorillonit.• Pada Kaolinit hanya sedikit sekalu substitusi isomorfiknya.


Asal-usul Defisiensi Muatan

2. Imperfections in the crystal lattice – Tepian patahan

Tepian patahan dapat bermuatan positif atau

negatif.



3. Kesetimbangan Proton (Muatan tergantung pH)

)ionDeprotonat(OHOMOHOHM

)otonation(PrOHMHOHM

2

2

Partikel Kaolinit bermuatan positif pada tepi-tepian patahan kalau pH

lingkungannya rendah (masam), tetapi bermuatan negatif kalau pH

lingkungannya tinggi (alkalis).

M

M

M

O

O-

O

H+

H

HM: metal



4. Muatan ion yang terjerap (inner sphere complex charge and outer sphere complex charge)

Ions of outer sphere complexes do not lose their hydration spheres. The inner complexes have direct electrostatic bonding between the central atoms.



1. Umumnya permukaan eksternal atau interlayer bhermuatyan negatif.

2. Tepi-tepian patahan dapat bermuatan positif atau negatif.

3. Berbagai kation menyeimbangkan defisiensi muatan

Kondisi kering- or +

- or +

Cation


Partikel Liat ber-Muatan

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.

Tarik-menarik molekul dipoler dalam lapisan rangkap difuse


Structure Polar molecule

H(+) H(+)

O(-)

Ikatan Hidrogen Salts in aqueous solution

Hidrasi


Molekul air bersifat Poler

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.

Karakteristik molekul air yang dipoler


Adsorbed layers

3 monolayers

1. Ikatan Hidrogen

Kaolinite

Oxygen Hydroxyl Cla

y S

urfa

ces

Free water

Bulk water

Molekuk air yang “locked” dalam lapisan jerapan mempunyai perilaku yang

berbeda dnegan molekul air bebas, karena kuatnya tarikan oleh permukaan liat.

O OH

HO

HO

H

OH

H


Interaksi Air dan Liat

Molekul air memasuki rongga interlayer setelah penambahan

air

2. Hidrasi Ion

Kondisi kering

(Interlayer)

Clay layers

cation

The cations are fully hydrated, which results in repulsive forces and expanding

clay layers (hydration energy).

Na+ radiun kristal: 0.095 nm

Radius ion hidrat : 0.358 nm



The concentration of cations is higher in the interlayers (A) compared with that in the solution (B) due to negatively charged surfaces. Because of this concentration difference, water molecules tend to diffuse toward

the interlayer in an attempt to equalize concentration.

3. Tekanan OsmotikFrom Oxtoby et al., 1994

A B



56

Ukuran relatif lapisan air terjerap pada Na-montmorillonit dan Na-kaolinit

Holtz and Kovacs, 1981



(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.

Liat-air (Lambe, 1958)


InterlayerInterparticle

Layer

Particle


Interaksi Partikel Liat atau Lapisan

Partikel liat dengan permukaan yg

bermuatan negatif

x Jarak - xCon

cent

ratio

n Eksponensial menurun

Kation

Anion

-

-

++-

-

-

--


Lapisan Rangkap Difuse

(c)2

001

Bro

oks/

Col

e, a

div

isio

n of

Tho

mso

n L

earn

ing,

Inc

. T

hom

son

Lea

rnin

g ™ is

a tr

adem

ark

used

her

ein

unde

r li

cens

e.


Lapisan rangkap difuse

Gaya neto di antara partikel liat (atau interlayers)

= tarikan van der Waals +

Repulsi lapisan rangkap (overlapping lapisan rangkap)+

Atraksi Coulomb (di antara tepian positif dan permukaan negatif)

DLVO forces


Interaksi Gaya-gaya

Tebal lapisan rangkap K

Valensi

e

ionconcentratCationn

eTemperaturT

k

vacuumintyPermittivi

en

kTK

:

elektronMuatan :

:

:

Boltzman konstante:

relatif asPermitivit:

:

2

0

0

2/1

220

0

K gaya repulsi

n0 K repulsion force

v K repulsion force

T K repulsion force (?)

Menurun dengan meningkatnya suhu


Tebalnya lapisan rangkap

Fabrik terdispersi

The net interparticle force between surfaces is repulsive

MeningkatKonsentrasi elektrolit n0

Valensi ion vTemperatur T (?)

MenurunPermittivity Ukuran ion hidrasipHJerapan anion

1. Reduce the double layer repulsion (only applicable to some cases)

2. Flocculated or aggregated fabric

Fabrik terflokulasi

Edge-to-face (EF): positively charged edges and negatively charged surfaces (more common)

Edge-to-edge (EE)

Fabrik teragregasi

Face-to-Face (FF) Shifted FF


Interaksi partikel liat

• (1) Penurunan pH

• (2) Penurunan jerapan anion

• (3) Ukuran hidrasi

Clay Particle

Jumlah total kation yang diperlukan 10

+

+

- - - - - - - --


Interaksi partikel liat

Lambe and Whitman, 1979

Na-montmorillonit

• Lapisan rangkap lebih tebal

• LL=710

Ca-montmorillonit

• Lapisan rangkap lebih tipis

• LL=510

Lapisan rangkap semakin tebal kalau valensi kation

menurun.


Batas Atterberg Mineral Liat

1. Beragam tipe dan jumlah kation dijerap untuk menyeimbangkan defisiensi muatan pada partikel liat.

2. The types of adsorbed cations depend on the depositional environment. For example, sodium and magnesium are dominant cations in marine clays since they are common in sea water. In general, calcium and magnesium are the predominant cations.

3. Kation yang dijerap sifatnya dapat ditukar dnegan kation lain (replaceable). Misalnya:

Na Na Na Na

Na Na Na Na

+4CaCl2 +8NaCl

Ca

Ca

Ca

Ca

(Lambe and Whitman, 1979) Diunduh dari: home.iitk.ac.in/.../claymineralsandsoilstructure...... 21/2/2013

Penggantian Kation

Kemudahan penggantian kation tergantung pada(1) Valensi (terutama)

Higher valence cations can replace cations of lower valence.

(2) Ukuran IonCations with larger non-hydrated radii

or smaller hydrated radii have greater replacement power.

Berdasarkan aturan (1) dan (2), urutan penggantian adalahLi+<Na+<K+<Rb+<Cs+<Mg2+<Ca2+<Ba2+<Cu2+<Al3+<Fe3+<Th4+

(3) Jumlah relatifPada Konsentrasi tinggi Na+ dapat

mengganti Al3+.

CationsNon-hydrated

radius (Å)Hydrated radius (Å)

Li+ 0.68 3.8

Na+ 0.95 3.6

K+ 1.33 3.3

Cs+ 1.69 3.3

Be2+ 0.31 4.6

Mg2+ 0.65 4.3

Ca2+ 0.99 4.1

Ba2+ 1.35

Al3+ 0.5 4.8

Fe3+ 0.6

(Data compiled from Israelachvili, 1991)


Penggantian Kation

Air sadah melunak

1. Air sadah mengandung garam-garam Ca dan Mg larut seperti Ca(HCO3)2

dan Mg(HCO3)2. Kesadahan dapat dihilangkan dengan mengganti Ca2+

dan Mg2+ dengan Na+. Misalnya:

Na2Z(s) (Zeolite) + Ca2+(aq) CaZ(s)+2 Na+

(aq)

2. As the ion-exchange capacity of Zeolite is saturated, the capacity can be

regained by passing through a concentrated solution of NaCl.


Penggantian Kation

The quantity of exchangeable cations is termed the cation exchangeable capacity (cec) and is usually expressed as milliequivalents (meq) per 100 gram of dry clay ( from

Mitchell, 1993).

Satu ekuivalen = 6.021023 muatan elektron atau 96500 Coulombs, yang disebut juga dengan 1

Faraday.


Kapasitas Tukar Kation - KTK

Practically speaking, the three ingredients generally necessary for potentially damaging swelling to occur are (1) presence of montmorillonite in the soil, (2) the natural water content must be

around the PL, and (3) there must be a source of water for the potentially swelling clay (Gromko, 1974, from Holtz and Kovacs, 1981)

Holtz and Kovacs, 1981U.S. Bureau of Reclamation


Potensi mengembang-mengkerut

Alumino silikatKaya 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

TETRAHEDRA SILIKA OKTAHEDRA ALUMINA

Si

O

Al

OH

MINERALOGI LIAT

KAOLINIT1. Paket lapisan mineral tersusun atas lempeng aluminium-

hidroksida yg bergabung dg lempeng silika2. Salah satu ion oksigen menjadi mata rantai (jembatan) di

antara kedua lempengan3. Seluruh kristal merupakan tumpukan dari paket-paket

lapisan seperti di atas

O

Si

Al

OH

3 Otetra- 2 Sihedra

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

MINERALOGI LIAT

HALOISIT1. Seringkali mengiringi kaolinit, formulanya

Al2O3.2SiO2.4H2O2. Lempeng-lempeng Si dan Al tidak diikat oleh ion-ion

oksigen milik bersama3. Seluruh kristal terdiri atas lempeng Si2O5H2 bergantian

dg lempeng Al2(OH)6

O

Si

Al

OH

3 Otetra- 2 Sihedra 2 OH

3 OH2 Al Oktahedra

3 OH

Kisi kristal tidak tahan terhadap pemanasanPada suhu 40oC air telah lenyap dan lambat laun terbentuk suatu persenyawaan meta-haloisit

MINERALOGI LIAT

PIROFILIT1. Rumus umumnya Al2O3.4SiO2.H2O2.

O

Si

Al

OH

3 Otetra- 2 Sihedra O-OH-O 2 Al okta-

O-OH-O hedra

tetra- 2 Sihedra 3 O

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

MINERALOGI LIATMONTMORILONIT

1. Kisi kristalnya bersifat dapat membengkak2. Ruang antara Lempeng-lempeng dapat dimasuki air, shg

jarak antar lempengan melebar3. Rumus umum Al2O3.4SiO2.H2O.nH2O

n H2O n H2O

n H2O n H2O

……….. n H2O ………...

3 Otetra- 2 Sihedra O-OH-O

2 Al /Fe/Mg oktahedra

O-OH-Otetra-

hedra 2 Si

3 O

………..n H2O ……..

MINERALOGI LIAT

SERISIT1. Adalah Muskovit yg bersisik halus dg formulanya K2O.

3Al2O3. 6SiO2. 2H2O atau KAl2(AlSi3)O10(OH)22. 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 Otetra- Al, 3Sihedra 2O-2OH-2O

4 Al oktahedra

2O-2OH-2O

Al, 3Si tetrahedra6 O

…………. K ……….

MINERAL LIAT

Ukuran liat 2 mikronUkuran partikel koloid 1 mikronTidak semua liat bersifat koloidal

LIAT SILIKAT:Berbentuk pipih-laminer, lapisan lempenganBerstruktur kristal = kristalinUmumnya bersifat koloidalLuas permukaannya sangat besarPermukaannya bermuatan elektronegatif shg mampu menjerap kation-kation

Liat Fe dan Al-hidrous-oksida:Tidak mempunyai struktur kristal, amorfBanyak dijumpai di daerah tropika

ALOFAN: Si dan Al seskui-oksida Al2O3.2SiO2.H2O

STRUKTUR LIAT

SILIKAT

Ukuran kecil , KRISTALINTersusun atas unit-unit kristalSusunan 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 silikaOktahedra alumina

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

Tetrahedra OktahedraSiO4

Mineralogi Liat Silikat

Berdasar susunan lempeng dlm unit kristal:1. Tipe mineral 1:1 (Silika : Alumina)2. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya memuai3. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya tdk memuai4. Tipe mineral 2:2

Tipe Mineral 1:1Kaolinit, Haloisit, Anauksit, DikitUnit kristal terdiri atas satu lempeng silika & satu aluminaKisi kristalnya 1:1Kedua 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 hidrogensehingga tidak dapat memuai (mengembang-mengkerut)Permukaan efektif terbatas di permukaan luar sajaHampir tidak ada substitusi isomorfikNilai KTK-nya rendahKristal Kaolinit berbentuk heksagonal, diameternya 0.1 - 5 mikronSifat plastisitas dan kohesinya rendahSifat koloidalnya tidak terlalu intensif


Tipe mineral Memuai 2:1 Unit kristalnya tersusun atas lempeng alumina yang dijepit oleh dua lempeng silikaDua Kelompok yang terkenal:1. Montmorilonit : Montmorilonit, Beidelit, Nontronit, Saponit2. Vermikulit

MONTMORILONIT

Unit-UNIT kristal diikat bersama melalui ikatan oksigen yang lemah, sehingga kisi kristal mudah mengembang bila basahDiameter montmorilonit 0.01 - 1 mikronPermukaannya 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 OktahedronAl menggantikan sebagian Si dalam lempeng Tetrahedron

Sifat plastisitas dan kohesinya tinggi, mengembang & mengkerutSifat koloidalnya sangat intensif


Tipe mineral 2:1 Tidak Memuai (ILLIT) Ukurannya berada di antara montmorilonit dan kaolinitMuatan 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 MontmorilonitPd 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 besarKapasitas jerapan (KTK) sangat besar.

Molekul air bersama dg kation Mg dijerap kuat di antara unit kristal, sehingga derajat memuainya tidak terlalu intensif (MEMUAI TERBATAS)


CAMPURAN LIAT SILIKAT Susunan unit kristalnya berbeda-beda, spt misalnya:

1. Klorit - Illit2. 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

Ciri-ciri Tipe Liat Montmorilonit Ilit Kaolinit

Ukuran (mikron) 0.01 - 1 0.1 - 2 0.1 - 5Bentuk Serpih tak menentu Serpih tak menentu HeksagonalPermukaan jenis (m2/g) 700-800 100-200 5 - 20Permukaan luar Luas Sedang SempitPermukaan dalam Sgt luas Sedang Tdk adaKohesi / Plastisitas Tinggi Sedang RendahKapasitas Memuai Tinggi Sedang RendahKTK (me/100 g) 80-100 15 - 40 3 - 15

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

Mineral Koloidal selain Silikat

ALOFAN & MINERAL AMORF Bersifat koloidal non-kristalin Alofan: Gabungan antara silikon dan aluminium seskuioksida

Susunannya mendekati Al2O3.2SiO2.H2OBanyak ditemukan pada tanah-tanah Abu volkan

HIDRUS OKSIDA BESI & ALUMINIUM

Liat ini penting karena Sangat dominan di daerah tropikaMolekul air berasosiasi dengan oksida :

Fe2O3.xH2O : Limonit dan GoetitAl2O3.xH2O : Gibsit

Muatan negatifnya sedikitSifat plastisitas, lengket, dan kohesinya rendahTanah yg kaya minerla liat ini biasanya sifat isiknya baik

SIFAT Koloidal

MINERAL LIAT

PENJERAPAN DAN PERTUKARAN ION Penjerapan kation dipengaruhi oleh:

1. Jenis kation2. Konsentrasi ion-ion3. Sifat anion yang berhubungan dg kation4. 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.

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

Material KTK (meq/100g) KTAPermanen Variabel Total

Montmorilonit 112 6 118 1Vermikulit 85 0 85 0Illit 11 8 19 3Halloisit 6 12 18 15Kaolinit 1 3 4 2Gibsit 0 5 5 5Goetit 0 4 4 4Alofan 10 41 51 17Peat 38 98 136 6

Sumber: Mehlich & Theisen (Sanchez, 1976).

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

Peningkatan muatan negatif gugusan karboksil terjadi kalau ion kompleks aluminium diendapkan; ini terjadi kalau pH tanah meningkat (ada OH-)

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

Net surface chargeme/100g

Andept Humult

UdalfOrthox

-

0

+

-

0

+

-

0

+

-

0

+

pH dlm 0.01 N NaCl

Hor A

Hor B

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

Hor AHor B

pH(H2O) = 6.5

Hor A

pH(H2O) = 5.8

Hor AHor B

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

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/100gAndepts : KTA = 6.8 meq/100g

------------------- pd kondisi pH tanah lapangan

FAKTOR HUBUNGAN pH vs MUATAN LISTRIK

Pada sistem liat-oksida hubungan tsb adalah:

kDRT pHo = --------- . -------- 4 F pHdimana: : muatan permukaan (m.eq./ 100 g)k : reciprocal tebal lapisan rangkap (tgt konsentrasi lrt tanah)D : konstante dielektrikR : konstante gasT : temperatur absolutF : konstante FaradaypH : pH tanahpHo : pH tanah pd titik isoelektrik, yaitu pH pd ZPC

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 + H2O

O OH O O

Al Al O-

O OBOT

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

KAPASITAS

TUKAR KATION

[ KTK ]

PENGARUH pH TANAHSebagian 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 MENYATAKANSatuan 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

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)

KTK TANAH

FAKTOR YG MEMPENGARUHI1. Tekstur tanah: semakin halus teksturnya semakin tinggi KTKnya2. Kandungan humus dan liat koloidal menentukan KTK tanah3. Macam liat koloidal juga mempengaruhi besarnya KTK tanah

Tanah asal KTK (me/100g) Kelas tekstur

Ciletuh, Jabar 8.1 Lempung BerdebuWay Seputih, Lampung 16.0 Lempung Liat BerdebuPengubuan, Lampug 22.9 Lempung Liat BerdebuTj.Kresik, Krawang 28.7 Liat BerdebuRentang Barat 38.8 Liat Berdebu

PERSENTASE KEJENUHAN BASA TANAH

KB dan pHProporsi KTK yang ditempati oleh kation-kation basa disebut PERSENTASE KEJENUHAN BASAPenurunan %KB mengakibatkan menurunnya pHTanah di daerah iklim kering biasanya mempunyai KB yang tinggiTanah 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-

PERTUKARAN KATION &

KETERSEDIAAN HARA

Kejenuhan kation dan serapan haraFaktor pelepasan kation jerapan:1. Rasio / proporsi jenis-jenis kation pd kompleks jerapan2. Kejenuhan Ca yg tinggi ------- Ca++ mudah diserap tanaman3. Pengaruh jenis kation lain: Afinitas dan aktivitas kation

Kation terjerap mudah tersedia bagi tanaman & jasad renikPenyerapan kation oleh akar:

1. Penyerapan melalui larutan tanah2. Pertukaran ion antara akar dg koloid tanah

PENGARUH TIPE KOLOIDBerbagai koloid mempunyai daya ikat kation yg berbedaKalsium diikat oleh montmorilonit lebih kuat daripada oleh kaolinit

mk. dasar ilmu tanah mineralogi tanah oleh : smno.jursntnh.fpub.des2013

Documents