SIFAT-SIFAT KIMIA TANAH

pH Tanah

Grafik Hubungan Konsenterasi H+, OH- dan pH

Kon

sen

trasi

H+ Kon

sen

trasi

OH

-

0 7 14 masam pH alkalis

H+ OH-

Konsep Keasaman Tanah Konsep Kemasaman Tanah adalah salah satu prinsip dasar kimia tanah yang mengindikasikan reaksi tanah (pH tanah). Pertama kali dikemukan oleh Sörensen, 1909.

Nilai pH tanah : Nilai yang menunjukkan kemasaman atau kebasaan relatif suatu tanah. Konsenterasi ion H+ dalam tanah Nilai yang menunjukkan Kedudukan ion H+ dalam tanah. Skala pH mencakup dari nilai 0 (nol) hingga 14.

*Tanah bereaksi netral → jika pH tanah = 7,0.

*Tanah bereaksi basa/ alkali → Jika pH tanah > 7,0.

*Tanah bereaksi asam → Jika pH tanah < 7,0.

Teori Asam-Basa Bronsted dan Lewry

Teori Asam-Basa Arrhenius

Asam : suatu bahan yang cenderung untuk memberi  proton

(H+) ke beberapa senyawa lain, dan

Basa : suatu bahan yang cenderung untuk menerima proton

(H+).

Asam : suatu bahan yang menghasilkan H+ atau menurunkan pH apabila terdisasosiasi dalam air,

sebaliknya Basa : dalam disosiasinya akan

menghasilkan OH- atau menaikkan pH.

Reaksi tanah menunjukkan sifat kemasaman & alkalinitas tanah yang dinyatakan dengan pH tanah.

Konsenterasi H+ dan OH- sebenarnya sangat kecil. Contoh, tanah yang bereaksi netral memiliki kadar ion H+ = 1/10.000.000 mol/L atau

= 10-7 mol/L. Untuk memudahkan menyebut nilai-nilai pH, maka

dirumuskan bahwa :

pH = log 1/[H+] = -log [H+]

Besarnya kisaran nilai pH didasarkan pada konstanta disosiasi air murni, yaitu :

H2O H+ + OH-

K = [H+][OH-] = 10-14

Skala pH

Keasaman Tanah

Kemasaman di dalam tanah dapat dihitung berdasarkan kedudukan ion H+.

KEASAMAN AKTIF KEASAMAN POTENSIAL• Gambaran konsentrasi H+ dan

Al3+ di dalam larutan tanah. • Dapat diukur dengan pH meter.

• Gambaran konsentrasi H+ dan Al3+ pada permukaan jerapan. (Hdd, Aldd)

• Penentuan dengan titrasi tanah dengan suatu basa dasar penetapan kebutuhan kapur untuk meningkatkan pH.

Keasaman total : bentuk penjumlahan dari keasaman aktif dan keasaman potensial.H+

H+

H+

Al3+

Al3+

H+

H+

H+

H+ H+

H+ Al3+

Al3+

H+

H+

H+(Larutan tanah)(permukaan jerapan)

[H+] dlm larutan tanah ………. Kemasaman aktif[H+] dijerap koloid tanah ………. Kemasaman potensialTotal keduanya ………………….. Kemasaman total

Reaksi tanah (pH)

Pentingnya pH tanah :1. Ketersediaan hara 2. Unsur-unsur toksik 3. Perkembangan mikroorganisme

Ketersediaan Unsur hara dalam tanah. pH tanah menentukan jumlah hara yang tersedia dan tidak tersedia dalam tanah. Misal : pada pH masam, kadar hara P umumnya rendah karena terfiksasi oleh Al, sedangkan pada pH alkalin unsur P difiksasi oleh Ca.

Peranan pH tanah pH menunjukkan adanya unsur beracun.

Pada tanah masam unsur Fe, Mn, Zn, Cu dan Co terlarut sehingga tersedia dalam jumlah tinggi, menyebabkan keracunan bagi tanaman. Pada tanah alkalis, unsur Mo dan B tersedia dalam jumlah tinggi dan meracun.

pH mempengaruhi perkembangan mikroorganisme. Bakteri berkembang dengan baik pada pH = >5.5. Fungi berkembang pada segala tingkat pH. tetapi pada pH >

5.5, fungi harus bersaing dengan bakteri. Bakteri nitrifikasi & pengikat N dari atmosfer hanya dapat

berkembang baik pada pH > 5,5.

Hu

bungan p

H t

anah t

erh

adap k

ete

rsedia

an

hara

dala

m t

anah

Kapasitas Tukar kationKapasitas Tukar Anion

Pertukaran ion

Kapasitas tukar kation (KTK)

Kation : ion bermuatan positif umumnya merupakan unsur hara tanaman (NH4

+, K+, Ca2+, Mg2+, H+, Al3+).

Di dalam tanah, kation-kation tersebut terlarut dalam air tanah (larutan tanah), atau terjerap pada permukaan koloid tanah.

Koloid tanah : bagian tanah yang berukuran kurang dari 1 μ, bermuatan negatif (sehingga mampu menjerap kation hidrat), memiliki permukaan spesifik yang tinggi, dan sangat aktif dalam reaksi-reaksi fisikokimia dalam tanah. Banyaknya kation (dalam miliekivalen) yang dapat dijerap oleh tanah per satuan berat tanah (umumnya 100 g) disebut Kapasitas Tukar Kation. (me/100 g)

Primary minerals e.g. feldspar & micas

Large organic particles (mostly C, H, O with some nutrient cations)

Fraksi kasar :Kerangka struktural kaku (kation-kation sangat lambat tersedia)

K+

Ca2+

Mg2+

Na+

H+

Ca2+

Mg2+

K+

Kation terjerap (ketersediaan

sedang)

Fraksi koloid tanah : kerangka

struktural semi kaku (kation

lambat tersedia)

Soil solutions (mudah

tersedia)

• Mineral liat silikat tions)

• Humus/ bahan organik

H+

Ca2+

H2PO4-

Al3+

H+

K+

Ca2+

Mg2+

Al3+

K+

Ca2+

Mg2+

Na+

H+

H2PO4-

Ca2+

Mg2+

H2PO4-

Kation-kation dalam Tanah

CO2 + H2O H2CO3 2H+ + HCO32-

Mudah leaching

H2PO4-

Kapasitas tukar kation

Kation-kation yang telah dijerap oleh koloid tanah sukar tercuci oleh air gravitasi, namun dapat digantikan oleh kation lain yang terdapat pada larutan tanah.

Hal ini disebut pertukaran kation.

Satuan KTK = me/ 100 gram. 1 ekivalen = suatu jumlah yang secara kimia setara dengan 1 g

hidrogen. Jumlah atom per 1 ekivalen = 6,02 x 1023 atom (bilangan

avogadro). Sehingga, 1 me = 1 mg hidrogen = 6,02 x 1020 atom H. Bila tanah memiliki KTK 1 me/100 gram artinya setiap 100 g

tanah mengandung 6,02 x 1020 muatan negatif dalam tanah.

Kapasitas Tukar Kation

Muatan negatif ini dapat diubah menjadi satuan berat :

1 me H = 1 mg (berat atom = 1, valensi = 1)

1 me K = 39 mg (berat atom = 39, valensi = 1)

1 me Ca= 40/2 mg (berat atom = 40, valensi = 2)

1 me Mg = 24/2 mg (berat atom = 24, valensi = 2)

Bila K = 0,6 me/100 g

= 0,6 x 39 mg/100 g

= 23,4 mg / 100.000 mg

= 234 mg / 1000.000 mg

= 234 ppm

Bila Ca = 21,5 me/100 g

= 21,5 x (40/2) mg/100 g

= 430 mg / 100.000 mg

= 4.300 mg / 1000.000 mg

= 4.300 ppm

Penentuan KTK

Ekstraksi dengan amonium asetat yang disangga (buffer) pada pH 7 (NH4OAc pH 7) : umum digunakan.

Ekstraksi dengan garam netral (misal 1 N KCl) disangga pada pH sebenarnya.

Ekstraksi dengan BaCl2 + trietanolamin (BaCl2+TEA) disangga pada pH 8,2

Ekstraksi dengan NH4OAc pH 7 :

Untuk tanah pH<7 akan didapat nilai KTK > KTK sebenarnya. Untuk pH>7 akan didapat nilaiKTK < KTK sebenarnya.

Penentuan KTK Bila tanah dicuci dengan 1 N KCl pada pH sebenarnya maka

air cuciannya (leachate) akan mengandung H+ dan Al3+ yang disebut sebagai H+ & Al3+ dapat ditukar (exchangable), dan juga kation-kation lain seperti Ca2+, Mg2+, K+, Na+, dll.

H++Al3++Ca2++Mg2++K++Na++ kation-kation lain yang terdapat pada air cucian dengan 1 N KCl (dalam me/100 g) disebut KTK efektif. Muatan yang ditimbulkan merupakan muatan permanen, sehingga disebut juga KTK tetap.

Dalam taksonomi tanah, karena H+ dalam muatan tetap jumlahnya sangat sedikit dibandingkan Al, maka :

KTK efektif

= Al-dapat ditukar (ekstraksi dg 1 N KCl) + jumlah basa dapat ditukar (ekstraksi dengan NH4OAc pH 7)

Penentuan KTK

Bila tanah yang telah dicuci dengan 1 N KCl, dicuci lagi dengan BaCl2+TEA pada pH 8,2, maka H+ yang berasal dari muatan tidak tetap akan terekstrak.

H+ ini berasal dari gugusan OH dari ujung-ujung/patahan kristal liat atau gugus karboksil bahan organik yang akan berdissosiasi bila pH naik.

Sehingga banyak H+ yang terekstrak dengan BaCl2+TEA merupakan muatan atau KTK tergantung pH.

KTK total = KTK efektif + KTK tergantung pH

Kapasitas tukar kation Kapasitas tukar kation sangat erat kaitannya dengan

kesuburan tanah. Karena tanah yang memiliki KTK tinggi artinya tanah tersebut memiliki jumlah kation terjerap oleh koloid tanah juga tinggi sehingga jumlah kation yang dapat dipertukarkan tinggi tanah mampu menyediakan unsur hara lebih banyak. tanah subur

Karena unsur-unsur hara terhadap pada kompleks jerapan koloid tanah maka unsur hara tidak mudah hilang tercuci air.

Tanah dengan KTK yang tinggi dan didominasi oleh kation-kation basa (kejenuhan basa tinggi) maka dapat meningkatkan kesuburan tanah. Namun bila didominasi oleh kation-kation masam, Al, H (kejenuhan basa rendah) maka dapat menurunkan tingkat kesuburan tanah.

Kapasitas tukar kation

Humus 100 – 300 cmol(+)/kg

Alofan >> 100 cmol(+)/kg

Chlorit 10 – 40 cmol(+)/kg

Montmorilonit

80 – 150 cmol(+)/kg

Illit 10 – 40 cmol(+)/kg

Kaolinit 3 – 15 cmol(+)/kg

Seskuioksida 0 – 3 cmol(+)/kg

Berikut ini Kapasitas Tukar Kation beberapa Mineral Liat Utama :

Kapasitas Tukar Anion

Banyaknya Anion (dalam miliekivalen) yang dapat dijerap oleh tanah per satuan berat tanah (umumnya 100 g) disebut Kapasitas Tukar Anion.

Adanya muatan (+) pada mineral liat silikat disebabkan : patahan-patahan kristal atau akibat penggantian gugus OH oleh anion-anion lain. Karena koloid bermuatan (+) maka terjadilah pertukaran anion.

KTA banyak dijumpai pada mineral liat amorf dan liat Al dan Fe-oksida.

Kapasitas Tukar Anion

Oksida-oksida Al dan Fe sering bermuatan positif, dapat memfiksasi P dengan kuat melalui pertukaran anion.Al(OH)3 → Al(OH)2+ + OH-

Al(OH)2+ + H2PO4- → Al(OH)2 H2PO4

Bila tanah mengandung banyak muatan positif ;1. Terjadi penjerapan seperti nitrat (NO3

-), chlor (Cl-)

2. Kation-kation (Ca, Mg, K) tidak dapat dijerap tanah, dan mudah tercuci oleh air

3. Fosfat dapat difiksasi oleh tanah, sehingga ketersediaan P sangat rendah.

Kejenuhan Basa

Kejenuhan basa merupakan perbandingan antara jumlah kation-kation basa dengan jumlah semua kation (kation asam+ kation basa) yang terdapat pada kompleks jerapan tanah.

Sedangkan, banyaknya kation (dalam miliekivalen) yang dapat dijerap oleh tanah per satuan berat tanah (umumnya 100 g) disebut Kapasitas Tukar Kation. (me/100 g).

Sehingga :

Kejenuhan basa = jumlah kation basa x 100%

KTK

Kejenuhan basa Kation basa umumnya merupakan unsur hara yang dibutuhkan

tanaman.

Kation basa pada umumnya juga mudah tercuci, sehingga tanah yang masih memiliki kejenuhan basa yang tinggi menunjukkan bahwa tanah tersebut belum banyak mengalami pencucian/pelapukan sehingga tergolong tanah subur.

Kejenuhan basa berhubungan erat dengan pH. Tanah dengan pH rendah memiliki kejenuhan basa yang rendah, dan sebaliknya tanah dengan pH tinggi memiliki kejenuhan basa yang tinggi.

Tanah dengan kejenuhan basa rendah, berarti : kompleks jerapan lebih banyak diisi oleh kation-kation masam (H+ & Al3+) racun bagi tanaman.

Unsur Hara Esensial Tanaman

PENYERAPAN HARA OLEH TANAMAN

MEKANISME PENYEDIAAN & PENYERAPAN UNSUR HARA

Aliran massa

gerakan unsur hara bersama-sama gerakan massa air.

Difusi

UH yang terlarut dalam air akan bergerak tanpa aliran air, namun bergerak karena efek difusi.

Intersepsi akar

memenjangnya akar-akar tanaman untuk memperpendek jarak antara UH – rambut akar.

= Tugas =Kelompok 1 & 2 Unsur hara Makro Primer (N, P, K) : sumber

hara, faktor yang mempengaruhi ketersediaannya, fungsi agronomi, defisiensi & toksisitas hara.

Kelompok 3 & 4 Unsur hara Makro Sekunder (Ca, Mg, S) : sumber hara, faktor yang mempengaruhi ketersediaannya, fungsi agronomi, defisiensi & toksisitas hara.

Kelompok 5 & 6 Unsur hara Mikro boron (B), chloride (Cl), copper (Cu), & iron (Fe) : sumber hara, faktor yang mempengaruhi ketersediaannya, fungsi agronomi, defisiensi & toksisitas hara.

Kelompok 7 & 8 Unsur hara Mikro manganese (Mn), molybdenum (Mo), nickel (Ni), & zinc (Zn) : sumber hara, faktor yang mempengaruhi ketersediaannya, fungsi agronomi, defisiensi & toksisitas hara.

Kelompok 9 &10 Pupuk & pemupukan : Prinsip pemupukan (mengapa harus dipupuk), Metode pemupukan, Sifat pupuk (reaksi fisiologis masam/alkalis), Jenis pupuk, Cara penyimpanan & pencampuran pupuk, 5 Tepat dalam pemupukan.