03530021 moh tamam qodari

KARAKTERISASI LEMPUNG DARI DAERAH PAGEDANGAN KEC

TUREN KAB MALANG DAN DAERAH GETAAN KEC PAGELARAN

KAB MALANG

SKRIPSI

Oleh

MOH TAMAM QODARI

NIM 03530021

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MALANG

2010



KAB MALANG

SKRIPSI

Diajukan Kepada:

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang

Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Dalam

Memperoleh Gelar Sarjana Sains (S.Si)

Oleh

MOH TAMAM QODARI

NIM 03530021

JURUSAN KIMIA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MALANG

2010

SURAT PERNYATAAN

ORISINALITAS PENELITIAN

Saya yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Moh Tamam Qodari NIM : 03530021 Fakultas/ Jurusan : Sains dan Teknologi/ Kimia Jurul Peneitian : Karakterisasi lempung dari daerah Pagedangan Kec. Turen

Kab. Malang dan daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang

Menyatakan dengan sebenar- benarnya bahwa hasil penelitian saya ini

tidak terdapat unsur-unsur plagiat karya penelitian atau karya ilmiah yang pernah

dilakukan atau dibuat oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis dikutip dalam

naskah ini dan disebutkan dalam sumber kutipan dan daftar pustaka.

Apabila ternyata hasil penelitian ini terbukti terdapat unsur-unsur plagiat,

maka saya bersedia untuk mempertanggung jawabkan, serta diproses sesuai

peraturan yang berlaku

Malang, 05 Juli 2010

Yang membuat pernyataan,

Moh Tamam Qodari

NIM 03530021



KAB MALANG

SKRIPSI

Oleh :

MOH TAMAM QODARI

NIM 03530021

Pembimbing Utama

Anton Prasetyo, MSi NIP 19770925200604 1 003

Pembimbing Agama

Ach Nashihuddin, MA NIP 197307052000031002

Mengetahui,

Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang

Diana Candra Dewi, MSi NIP 19770720 200312 2 001

KARAKTERISASI LEMPUNG DARI DAERAH PAGEDANGAN KEC TUREN KAB MALANG

DAN DAERAH GETAAN KEC PAGELARAN KAB MALANG

SKRIPSI

Oleh :

MOH TAMAM QODARI

NIM 03530021

Telah Dipertahankan di Depan Dewan Penguji Skripsi dan Dinyatakan

Diterima Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Sains (SSi)

Tanggal, 28 Juni 2010

Susunan Dewan Penguji Tanda Tangan

1 Penguji Utama Elok Kamilah Hayati, MSi

NIP 197906202006042002 ( )

2 Ketua Penguji Akyunul Jannah, SSi, MP NIP 197504102005012009

( )

3 Sekretaris penguji Anton Prasetyo, MSi NIP 19770925200604 1003

( )

4 Anggota Penguji Ach Nashihuddin, MA NIP 197307052000031002

( )

Mengetahui dan Mengesahkan Ketua Jurusan Kimia

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri Maulana Malik Ibrahim Malang

Diana Candra Dewi, MSi NIP 19770720 200312 2 001

PERSEMBAHAN

Karya tulis yang sederhana dan semoga dapat memberikan manfaat ini, penulis

dedikasikan kepada beliau- beliau yang telah banyak memberikan dukungan,

cinta dan kasih sayang kepada penulis :

Bapak/ Ibu Penulis (Bapak Sukardjito dan Ibu Rumiyati). Do’a beliau selalu

menyertai putra- putrinya, beliau selalu mengajarkan kepada putra-putrinya

untuk bersabar dalam menjalani hidup “Emosi tidak akan pernah menyelesaikan

masalah, hanya akan memperuncing masalah” begitu kata beliau dan yang paling

penting dalam menjalani hidup ini adalah proses bukan hasil akhir.

Saudara- saudaraku Mbak Mujid Ratna Wati, S. Hum., Mas Ruri Khoirul Anam,

Lilik Tafsirul Anam dan tak lupa si mungil Iib (Abdulloh Ibnu Fajar al Majid).

Terima kasih atas keceriaan, dukungan dan do’a yang diberikan.

Sahabat- sahabati PM11, teman-teman seperjuangan di HMJ Kimia 2005-2006

dan Sedulur TK2 (teater komedi Kontemporer), Bersama kalian semua penulis

telah banyak belajar bermasyarakat, berorganisasi dan belajar memaknai arti

“Social Human”

Teman- teman yang masih exsis di Malang, Kang Aliful-Ma’arif (ketum PMII Kota

Malang), Makmun (S2), Hamdani (S2, Ketum Griya Baca anak- anak Jalanan),

Kholid (S2, staf Fak. Tarbiyah), mas Topan (Penulis), Taufiq (Laboran Kim), Abi

(Laboran kim), Hamdiyah, Cicik, Mami, Hafidatul hasanah (S2) dll,

Semoga proses karir yang kalian jalani segera berakhir (pensiun dini)

dan mendapatkan hasil yang memuaskan sesuai dengan cita-cita

Untuk semua rekan yang tidak mungkin penulis sebut satu persatu yang telah

sudi meluangkan waktunya, sehingga penulisan karya ilmiah ini dapat

terselesaikan. Penulis hanya bisa mengucapkan terima kasih dan berdo’a “Jaza

kumullah khoiro jaza”

KATA PENGANTAR

Alhamdulilahirobbil’alamin, berkat ridho, rahmat dan hidayah Allah, penulis

dapat menyelesaikan tugas akhir Sholawat serta salam penulis persembahkan kepada sang

revolusioner sejati yang telah mengantarkan kita semua menjadi manusia yang beradab

dan berpendidikan melalui ajaran dan keilmuwan yang disampaikanya dalam Al-Qur’an

dan Al- Hadist.

Penulis menyadari secara penuh bahwa hadirnya karya tulis ilmiah berupa tugas

akhir (skripsi) ini tidak akan berjalan secara tuntas tanpa adanya motivasi, arahan dan

bimbingan dari banyak pihak, oleh karena itu dengan segenap kerendahan hati dan

iringan do’a “Jazakumullah khoiru Jazza” penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Prof Dr H Imam Suprayogo, selaku Rektor Universitas Islam Negeri Maulana

Malik Ibrahim Malang.

2. Prof Drs Sutiman B SUMITRO, SU, DSc, selaku Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi UIN MALIKI Malang.

3. Diana Candra Dewi, MSi selaku Ketua Jurusan Kimia Fakultas Sains dan

Teknologi UIN MALIKI Malang.

4. Akyunul Jannah, SSi, MP Selaku dosen wali yang telah sabar dan telaten

memberikan arahan dan motivasi untuk segera menyesaikan studi.

5. Anton Prasetyo, MSi, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan

motivasi, arahan dan bimbingan yang penuh semangat sehingga tugas akhir ini

dapat terselesaikan.

6. Tri Kustono Adi, MSc selaku dosen konsultan yang telah banyak memberikan

pemikiran dan wawasannya kepada penulis.

7. Ach Nashihuddin, MAg selaku dosen pembimbing agama yang telah

mengarahkan penulis dalam mengintegrasikan sains dan Al-Qur’an.

i

8. Elok Kamilah Hayati, MSi selaku dosen penguji yang telah banyak memberikan

masukan dan kritikan pengetahuan kepada penulis

9. Bapak dan Ibu dosen Jurusan Kimia yang telah ikhlas dan tulus mentranfer

pengetahuanya kepada penulis.

10. Kedua orang tua penulis (Bapak Sukardjito dan Ibu Rumiyati) yang telah banyak

memberikan arti sebuah kesabaran dalam menjalani kehidupan serta

membimbing dan mengarahkan putra dan putrinya untuk tidak mudah terbawa

emosi Kasih, sayang dan ridho beliau sangat penulis harapkan hingga akhir hayat.

11. Mbak Mujid Ratna Wati, Shum, Mas Masruri Khoirul Anam, Lilik Tafsirul

Anam dan tak lupa si kecil iib kalian semua tidak hanya saudara namun lebih dari

itu kalian adalah teman bermain yang selalu memberikan semangat penulis.

12. Vina, Iza, Zahro, Cicik, Mami, Hamdiyah, mbak Ana Admin terima kasih atas

segala infomasi yang disampaikan serta semua pihak yang tidak mungkin penulis

sebut satu persatu, atas bantuan moril dan spiritual penulis ucapkan terima kasih.

Akhir kata, penulis hanya dapat berdo’a semoga karya tulis yang dengan tulus

dan ikhlas penulis susun serta jauh dari kesempurnaan ini dapat bermanfaat dan

menambah wawasan keimuwan Kritik dan saran yang sifatnya membangun terhadap

tugas akhir ini sangat penulis harapkan sehingga akan muncul yang lebih sempurna

Malang, 28 Juni 2010

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ………......................................................................... i DAFTAR ISI.................................................................................................... ii DAFTAR TABEL............................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR....................................................................................... v DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………………... vi ABSTRAK …………………………………………………………………... vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang................................................................................ 1 1.2 Rumusan Masalah........................................................................... 5 1.3 Tujuan............................................................................................. 5 1.4 Batasan Masalah............................................................................. 6 1.5 Manfaat........................................................................................... 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Lempung.......................................................................................... 7 2.1.1. Pengertian lempung …………………………………………….... 7 2.1.2. Struktur atom mineral lempung…………………………………... 8 2.1.3. Komposisi mineral lempung ……………………………………... 10 2.1.4. Penggunaan lempung dalam kehidupan manusia ………………... 11 2.1.5. Asal- usul terbentuknya manusia ………………………………… 12 2.1.6. Jenis- jenis lempung ……………………………………………… 14 2.1.7. Lempung sebagai bahan penciptaan manusia ……………………. 17 2.2 Keramik …………………………………………………………... 24 2.3 Teori Plastisitas …………………………………………………... 25 2.3.1 Plastisitas lempung........................................................................... 28 2.3.2 Metode penentuan plastisitas .......................................................... 31 2.3.2.1 Metode cincin plastis ...................................................................... 31 2.3.2.2 Metode atterberg atau casagrande ................................................... 31 2.3.2.3 Metode cone penetrometer ….…..................................................... 35 2.3.3 Faktor faktor yang mempengaruhi plastisitas ................................. 35 2.4 XRD (X-Ray Difraction) .……………………………………....... 36 2.5 XRF (X-Ray Fluorescence) ............................................................ 39 2.6 SEM (Scanning Electron Microscop) ............................................ 46

BAB III BAB III METODOLOGI 4.1. Waktu dan tempat penelitian............................................................ 48 4.2. Alat dan bahan................................................................................. 48 3.2.1 Alat................................................................................................... 48 3.2.2 Bahan............................................................................................... 48 4.3. Rancangan penelitian....................................................................... 48 3.3.1 Benefisiasi........................................ ............................................... 49 3.3.2 Preparasi sampel.............................................................................. 49 3.3.3 Penentuan indeks plastisitas metode atteberg.................................. 50

iii

3.3.3.1 Penentuan batas cair........................................ ................................ 50 3.3.3.2 Penentuan batas plastis..................................................................... 51 3.3.3.3 Penentuan kadar air.......................................................................... 52 3.3.3.4 Penentuan indeks plastisitas............................................................. 52 3.3.4 Karakterisasi dengan XRD............................................................... 52 3.3.5 Karakterisasi dengan XRF............................................................... 53 3.3.6 Karakterisasi dengan SEM............................................................... 53 3.4 Analisis data……………………………………………………..... 54 3.4.1 Analisis morfologi permukaan…………………………………..... 54 3.4.2 Analisis komposisi kimiadan fisika lempung .…………………… 54 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Benefisiasi Lempung........................................................................ 55 4.2. Karakterisasi Lempung…………………………………………… 57 4.2.1. Plastisitas………………………………………………………….. 57 4.2.2.1. Penentuan Batas Plastis………………………………………........ 59 4.2.2.2. Penentuan Batas Cair……………………………………………... 59 4.2.2.3. Penentuan Indeks Plastisitas……………………………………… 62 4.2.2. Karakterisasi dengan SEM (scanning electron microscopy)……... 63 4.2.3. Karakterisasi dengan XRD (X-Ray Difraction)…………………... 66 4.2.4. Karakterisasi dengan XRF (X-Ray Fluorescent)…………………. 68 4.3. Integrasi penciptaan manusia dengan komponen lempung ………. 70 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ………………………………………………………. 72 5.2. Saran ……………………………………………………………… 73 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………... 74 LAMPIRAN- LAMPIRAN.............................................................................. 77

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kelompok dan komposisi mineral lempung ……………………... 10 Tabel 2.2 Komposisi kimia dalam lempung ………………………………... 11 Tabel 2.3 Deskripsi Indeks Plastisitas.……………………………………… 34 Tabel 2.4 Energi Sinar X Karakteristik garis K pada unsur-unsur yang

umumnya terdapat pada lempung/ clay ………………………….. 45 Tabel 4.1. Pengklasifikasian tanah berdasarkan ukuran …………………….. 56 Tabel 4.2. Kadar air sampel saat mencapai batas plastis ……………………. 59 Tabel 4.3. Batas cair sampel Pagedangan …………………………………... 60 Tabel 4.4. Batas cair sampel lempung Getaan ……………………………… 61 Tabel 4.5. Komposisi Unsur-unsur dalam Lempung Hasil XRF …………… 69

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Struktur Kristas Silica ………….. …………………………. 9

Gambar 2.2 Struktur Aluminium Oktahedral ……………………………. 9

Gambar 2.3 Batuan lempung karbonat…………………………………… 12

Gambar 2.4 Batuan lempung laminasi…………………………………… 13

Gambar 2.5 Struktur molekul kandite……………………………………. 14

Gambar 2.6 Struktur molekul smectite…………………………………… 15

Gambar 2.7 Struktur molekul illite………………………………………. 16

Gambar 2.8 Variasi volume dan kadar air pada kedudukan batas cair,

batas plastis dan batas susut ………………….…………….. 28

Gambar 2.9 Diagram hubungan antara plasticity index dengan plastic

limit untuk mengidentifikasikan kesesuaian lempung

sebagai bahan baku batu bara dan Keramik ……………….. 30

Gambar 2.10 Alat Atterberg ………………………………………………. 35

Gambar 2.11 Rangkaian sinar x pada instrument X-Ray Difraction……… 37

Gambar 2.12 Mesin X ray flourescence tipe PW1606 Philips…………… 42

Gambar 4.1. Grafik hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan Pada

penentuan batas cair lempung pagedangan…………………. 61

Gambar 4.2. Grafik hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan pada

penentuan batas cair lempung Getaan……………………… 62

Gambar 4.3. Pengamatan Lempung Daerah Getaan dengan SEM ……... 64

Gambar 4.4. Foto SEM dari Lempung Perbesaran 15.007 X ……………. 64

Gambar 4.5. Pengamatan Lempung Daerah Pagedangan dengan SEM …. 65

Gambar 4.6. Hasil SEM Lempung Pagedangan Perbesaran 15.007 X…… 65

Gambar 4.7. Difraktogram Sampel Lempung Getaan…………………… 67

Gambar 4.8. Difaktogram sampel Lempung Pagedangan ………………. 68

v

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN I. SKEMA KERJA lampiran 1.1. Rancangan Penelitian ……………………………………… 77 lampiran 1.2. Cara Kerja…………………………………………………... 77 lampiran 1.2.1. Benefisiasi………………………………………………….. 77 lampiran 1.2.2. Preparasi sampel …………………………………………… 78 lampiran 1.2.3. Penentuan indeks Plastisitas metode atteberg……………… 78 lampiran 1.2.4. Karakteriasi dengan XRD…………………………………... 80 lampiran 1.2.5. Karakterisasi dengan XRF………………………………….. 80 lampiran 1.2.6. Karakterisasi dengan SEM ………………………………… 80 LAMPIRAN II. PERHITUNGAN lampiran 2.1. Penentuan kadar air ………………………………………... 81 lampiran 2.2. Penentuan batas plastis…………………………………….. 81 lampiran 2.3. Rerata batas plastis ………………………………………… 82 lampiran 2.4. Penentuan batas cair ……………………………………….. 82 lampiran 2.5. Penentuan indeks plastisitas ………………………………. 84 LAMPIRAN III. DOKUMENTASI PENELITIAN lampiran 3.1. Alat atteberg digunakan untuk mengukur Batas cair dalam

penentuan indeks plastisitas………………………………... 85 lampiran 3.2. X-Ray Difraction spectroscopy digunakan dalam penentuan

jenis mineral lempung……………………………………… 85 lampiran 3.3. X-Ray Flourocence (XRF) digunakan untuk menentukan

komponen senyawa dalam lempung……………………….. 86 lampiran 3.4. Scanning Electron Microscopy, digunakan untuk melihat

morfologi muka lempung…………………………………... 86

vii

ABSTRAK Tamam, Q.M, 2010, Karakterisasi Lempung dari Daerah Pagedangan Kec.

Turen Kab. Malang dan Daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang. Pembimbing: Anton Prasetyo, M.Si

Kata Kunci : Lempung, Indeks Plastisitas, X-Ray DIfraction, X- Ray

Flourocense , Scanning Electron Microscopy

Potensi lempung di Indonesia sangatlah besar namun pemanfaatanya hingga kini belum optimal. Untuk mengoptimasi potensi lempung ini dibutuhkan karakterisasi lempung, sehingga dapat dimanfaatkan secara maksimal. Daerah Pagedangan dan daerah Getaan merupakan daerah yang berada di kota Malang bagian selatan, mayoritas masyarakat memanfaatkan lempung sebagai bahan baku pembuatan batu bata dan Genteng. Penelitian ini bertujuan (a) Mengetahui Indeks Plastisitas lempung di daerah Pagedangan Kec. Turen Kab. Malang dan Lempung daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang. (B) Mengetahui komposisi, mineral dan ukuran lempung daerah Pagedangan Kec. Turen Kab. Malang dan lempung daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang.

Metode karaktersasi yang digunakan dalam menentukan indeks plastisitas adalah metode atteberg, untuk penentuan komposisi senyawa lempung digunakan X-Ray Flourocence spectroscopy (XRF), untuk penentuan mineral lempung digunakan X-Ray Difraction spectroscopy (XRD) sedangkan untuk mengetahui morfologi luar lempung digunakan Scanning Electron Microscopy (SEM)

Hasil Penelitian menunjukkan bahwa Lempung daerah Pagedangan memiliki nilai batas plastis 33,13 batas cair 60,33 dan indeks plastisitas 27,22. Sedangkan lempung daerah Getaan memliki nilai batas plastis 17,05 batas cair 46,60 dan indeks plastisitas 29,55. Karakterisasi SEM menunjukkan bahwa lempung Getaan berwarna hitam disertai partikel- partikel berbentuk kristas berwarna putih sedangkan lempung Pagedangan terlihat berwarna hitam kekuningan disertai partikel- partikel berbentuk Kristal berwarna putih. Karakterisasi XRD menunjukkan bahwa lempung daerah Getaan mengandung mineral SiO2 (cristobalite) dan (Ca,Na)(Si,Al)4O8 (anorthite, sodian, disordered) sedangkan daerah Pagedangan mengandung mineral kaolinite (Al2Si2O5(OH)4) dan (Ca,Na)(Si,Al)4O8 (anothite, sodian, disordered). Karakterisasi dengan XRF menunjukkan bahwa lempung daerah Getaan didominasi unsur Si sebesar 40,00 % kemudian Fe (33,28 %), Al (14,00%), Ca (8,88%) Ti (1,84%). Pada lempung daerah Pagedangan, Si juga menjadi unsur yang mendominasi yaitu sebesar 36,0 % kemudian Al (14%), Ca (10,8%), Ti (1,99%) dan K (0,84%).

viii

ABSTRACT Tamam, Q.M, 2010, Characterization of clay from the Regional Pagedangan

Turen Malang and Regional Getaan Pagelaran Malang. Advisors : Anton Prasetyo, M.Si

Keywords: Clay, Plasticity Index, X-Ray Difraction, X-Ray

Flourocense, Scanning Electron Microscopy

Potential clay in Indonesia is very large but the benefits of clay until now not been optimal. To optimize the potential of clay is needed to characterize the clay, that can be utilized effectively. The regional Pagedangan and Getaan is an area in city of Malang, a majority of people use clay as raw material for making bricks and tiles. This study aimed, (a) Determine the plasticity index of clay in the regional Pagedangan Turen Malang and regional Getaan Pagelaran Malang. (B) Determine the composition, clay minerals and the size of the regional Pagedangan Turen Malang and regional Getaan Pagelaran Malang.

Characterize method used in determining the plasticity index is atteberg method, for determining the composition of compounds are used clay Flourocence X-ray spectroscopy (XRF), for determination of clay minerals used in X-Ray Difraction spectroscopy (XRD) to determine morphology, while outside the clay used Scanning Electron Microscopy (SEM).

Research results showed that the clay areas have a value of plastic limit Pagedangan 33.13, liquid limit 60.33 and plasticity index of 27.22. While the Regional clay plastic limit values possess Getaan 17.05, liquid limit 46.60 and plasticity index of 29.55. SEM characterization showed that the clay Getaan of black accompanied kristas shaped particles of clay is white while the black looks yellowish Pagedangan particles accompanied by the shape of white crystals. XRD characterization showed that the clay minerals containing regional Getaan SiO2 (cristobalite) and (Ca, Na) (Si, Al)4O8 (anorthite, sodian, disordered) while Regional Pagedangan containing mineral kaolinite (Al2Si2O5 (OH) 4) and (Ca, Na ) (Si, Al)4O8 (anothite, sodian, disordered). Characterization by XRF indicated that clay-dominated areas Getaan elements Si and Fe 40.00% (33.28%), Al (14.00%), Ca (8.88%) Ti (1.84%). At the local clay Pagedangan, Si also becomes the dominating element that is equal to 36.0% and Al (14%), Ca (10.8%), Ti (1.99%) and K (0.84%).

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Potensi cadangan lempung di Indonesia sangatlah besar dan tersebar

hampir di seluruh daerah terutama di pulau Jawa, Sumatera dan Kalimantan,

namun pemanfaatannya belum optimal. Sebagian orang baik perorangan maupun

industri memanfaatkan lempung sebagai bahan dasar dalam pembuatan batu bata,

marmer, keramik, perabot rumah atau hanya sekedar digunakan untuk

menghilangkan rasa pahit pada daun ketela maupun daun papaya.

Salah satu kota di Jawa Timur yang memiliki hasil kerajinan dari bahan

baku lempung adalah kota Malang. Sebagai kota pendidikan dan wisata, Malang

memiliki banyak sekali kerajinan tangan yang terbuat dari lempung, salah satunya

adalah industri keramik dan gerabah di daerah Pagedangan dan daerah Getaan.

Secara geografis daerah Pagedangan dan daerah Getaan berada di wilayah Kota

Malang sebelah selatan atau lebih dikenal dengan Malang Selatan. Sebagai besar

masyarakat di kedua daerah tersebut memanfaatkan tanah lempung sebagai bahan

baku dalam pembuatan batu bata dan genteng. Meskipun kedua daerah berada di

wilayah Malang Selatan serta memproduksi batu bata dan genteng, ternyata

produk yang dihasilkan memiliki kualitas yang berbeda, hal ini kemungkinan

disebabkan oleh karakteristik tanah lempung yang berbeda. Secara fisik, tanah

lempung dari daerah Pagedangan merupakan tanah merah sedangkan tanah

1

lempung dari daerah Getaan merupakan tanah hitam sehingga ada kemungkinan

adanya perbedaan struktur dan karakteristik lempung yang berbeda.

Lempung dapat didefinisikan sebagai campuran partikel-partikel pasir,

debu dan bagian-bagian tanah liat yang mempunyai sifat-sifat karakteristik yang

berlainan dalam ukuran yang kira- kira sama. Salah satu ciri partikel-partikel

tanah liat adalah mempunyai muatan ion positif yang dapat dipertukarkan.

Material ini mempunyai daya serap dengan berubahnya kadar kelembapan. Tanah

liat mempunyai luas permukaan yang sangat besar (Mahida, 1984).

Mineral lempung (clay) sangat umum digunakan dalam industri keramik.

Mineral lempung merupakan penyusun batuan sedimen dan penyusun utama dari

tanah (Nelson, 2001). Lempung adalah material yang memiliki ukuran diameter

partikel < 2 µm dan dapat ditemukan dekat permukaan bumi. Karakteristik umum

dari lempung mencakup komposisi kimia, struktur lapisan kristal dan ukurannya.

Semua mineral lempung memiliki daya tarik terhadap air. Sebagian mudah untuk

membesar dan dapat memiliki volume 2 kali lebih besar dalam keadaan basah.

Sebagian besar lempung terbentuk ketika batu berkontak dengan air, udara atau

gas. Contohnya adalah batu yang mengalami kontak dengan air yang dipanaskan

oleh magma (lelehan batu), batuan sedimen di laut atau di dasar danau. Semua

kondisi alam diatas akan membentuk mineral lempung dari mineral sebelumnya

(Grim, 1962). Mineral lempung terdiri atas berbagai jenis, antara lain : kaolinit,

monmorilonit, illit atau mika, dan antapulgit (Nurahmi, 2001).

Struktur kristal lempung terbentuk dari dua struktur lapisan dasar yaitu

silika dan alumina (Grim, 1962). Lapisan silika memiliki rumus molekul

(Si4O10)4-. Lapisan ini terbentuk dari satu atom silikon (Si) yang membentuk

struktur tetrahedral dengan empat atom oksigen (O2-) atau hidroksi (OH-). Atom

silikon berada di pusat tetrahedral. Jarak antara atom-atom oksigen adalah sama.

Lempung biasanya muncul dari daerah dengan kondisi geologis tertentu

dan bisa terbentuk di laut (marine clay) atau di darat (terrestrial clay), dengan

proses pembentukan bisa secara allogenic clay (dari luar cekungan sedimentasi)

atau secara authigenic clay (terbentuk di dalam lingkungan sedimentasi, misalnya

perubahan atau proses alterasi dari mineral feldspar menjadi mineral lempung)

dan juga dapat terbetuk di daerah vulkanik, daerah geotermal dan sebagainya.

Pada saat karakterisasi lempung, secara umum tidak memerlukan

spesifikasi proses laboratorium yang kaku, tetapi analisa laboratorium ini tetap

diperlukan untuk dapat membedakan mutu dari lempung itu sendiri dan untuk

dapat diarahkan terhadap penggunaannya. Secara umum untuk mengidentifikasi

mineral lempung dilakukan dengan metode difraksi sinar-X atau XRD, untuk

mengidentifikasi unsur-unsur yang berada pada lempung digunakan metode XRF

sedangkan untuk mengetahui morfologi dari lempung digunakan metode SEM.

Kesulitan dalam intepretasi difraktogram yang sering timbul dalam teknik

identifikasi ini adalah terjadinya pola difraksi yang kompleks akibat adanya

interstratifikasi berbagai jenis mineral lempung dan mineral non lempung dalam

lempung alam, dan terbentuknya pita difraksi yang lebar yang disebabkan oleh

adanya cacat kristal dan keteraturan kristal lempung yang rendah.

Kesulitan-kesulitan tersebut dapat diatasi dengan menggunakan mineral

lempung standar yaitu berupa kaolinit dan monmorilonit murni sebagai

pembanding. Tetapi pada kenyataannya lempung murni sangat jarang ditemukan.

Namun sesungguhnya mineral lempung murni dapat diperoleh dengan cara

sintesis ataupun pemisahan mineral lempung utama dalam lempung alam.

Pemurnian lempung untuk mendapatkan kaolinit dan monmorilonit murni dapat

dilakukan dengan cara pemisahan fraksinasi berat jenis, proses ini dikenal dengan

nama benefisiasi.

Lempung juga termasuk salah satu material yang ditulis dalam Al-Qur’an

dan disebut sebagai bahan dasar diciptakanya nabi Adam, Hal ini dijelaskan oleh

Allah dalam surat al-hijr ayat 26:

ô‰s)s9 uρ $oΨø)n=yz z≈ |¡ΣM}$# ÏΒ 9≅≈|Á ù=|¹ ô ÏiΒ :* uΗxq 5βθ ãΖó¡ ¨Β ∩⊄∉∪

“ Dan sesungguhnya kami telah menciptakan manusia (adam) dari tanah liat kering (yang berasal) dari lumpur hitam yang diberi bentuk.” (Q.S. al-hijr: 26) Lempung dalam kehidupan sehari- hari banyak memberikan manfaat

dalam kehidupan manusia, hal ini dikarenakan lempung merupakan bagian dari

tanah yang merupakan salah satu dari empat unsur kehidupan yaitu tanah, air,

udara, api. Dalam industri bahan alam, lempung banyak digunakan untuk industri

keramik, bahan baku pembuatan portland cement, bahan baku pembuatan

genteng, untuk batu bata, pipa-pipa saluran air, perabot rumah tangga dan tungku

(Anonymous, 2010)

Salah satu hambatan dalam pengembangan industri keramik di Indonesia

adalah penyediaan bahan baku yang belum dapat dipertahankan mutunya.

Kandungan mineral bahan baku yang tidak konsisten menyebabkan kualitas

produk keramik menjadi tidak standar, sehingga mengakibatkan produk keramik

Indonesia menjadi kurang memiliki daya saing. Hambatan ini disebabkan oleh

tidak adanya industri pemurnian bahan dan minimnya institusi penelitian bidang

keramik di Indonesia yang memiliki peralatan penelitian yang memadai, oleh

karena itu diperlukan karakterisasi bahan baku keramik dalam hal ini adalah

lempung, karena dengan melakukan karakterisasi akan didapatkan data-data sifat

kimia dan fisika lempung meliputi komposisi kimia, Mineral lempung dan ukuran

lempung.

1.2 Rumusan Masalah

a. Bagaimana Indeks Plastisitas lempung di daerah Pagedangan Kec. Turen Kab.

Malang dan lempung daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang ?

b. Bagaimana komposisi, mineral dan ukuran lempung daerah Pagedangan Kec.

Turen Kab. Malang dan lempung daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang?

1.3 Tujuan

a. Mengetahui Indeks Plastisitas lempung di daerah Pagedangan Kec. Turen

Kab. Malang dan Lempung daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang.

b. Mengetahui komposisi, mineral dan ukuran lempung daerah Pagedangan Kec.

Turen Kab. Malang dan lempung daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang.

1.4 Batasan Masalah

a. Sampel lempung berasal dari daerah Pagedangan Kec. Turen Kab. Malang

dan daerah Getaan Kec. Pagelaran Kab. Malang.

b. Instrumen yang digunakan untuk karakterisasi meliputi XRD, XRF dan SEM.

c. Pengukuran Indeks Plastisitas menggunakan metode Atterberg

1.5 Manfaat

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi tentang komposisi,

mineral, ukuran dan indeks plastisitas lempung daerah Pagedangan dan daerah

Getaan sehingga dapat digunakan sebagai bahan baku secara tepat.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Lempung

2.1.1. Pengertian Lempung

Lempung merupakan mineral sekunder dan tergolong aluminium

filosilikat terhidrasi (Barroroh, 2007). Mineral lempung (clay) sangat umum

digunakan dalam industri keramik. Mineral lempung merupakan penyusun batuan

sedimen dan penyusun utama dari tanah (Nelson, 2001). Lempung adalah material

yang memiliki ukuran diameter partikel < 2 µm dan dapat ditemukan dekat

permukaan bumi. Karakteristik umum dari lempung mencakup komposisi kimia,

struktur lapisan kristal dan ukurannya. Semua mineral lempung memiliki daya

tarik terhadap air. Sebagian mudah untuk membesar dan dapat memiliki volume 2

kali lebih besar dalam keadaan basah. Sebagian besar lempung terbentuk ketika

batu berkontak dengan air, udara atau gas. Contohnya adalah batu yang

mengalami kontak dengan air yang dipanaskan oleh magma (lelehan batu), batuan

sedimen di laut atau di dasar danau. Semua kondisi alam diatas akan membentuk

mineral lempung dari mineral sebelumnya (Grim, 1962). Mineral lempung terdiri

atas berbagai jenis, antara lain : kaolinit, monmorilonit, illit atau mika, dan

antapulgit (Nurahmi, 2001).

Mineral lempung yang terbentuk dari erosi benua, tanah dan batuan-batuan

laut adalah bagian yang penting untuk lingkaran yang membentuk batuan

sedimen. Batuan sedimen dilaporkan mengandung 70 % batuan lumpur

(terkandung 50 % pecahan lempung) dan shale (batuan yang mudah pecah, seperti

7

batuan lumpur mengandung partikel lempung). Karakteristik fisik lempung adalah

lengket dan mudah dibentuk saat lembab, tetapi keras dan kohesif saat kering

(Nagendrappa, 2002). Sebagian besar lempung memiliki kemampuan untuk

menyerap ion dari suatu larutan dan melepaskan ion tersebut bila kondisinya

berubah. Molekul air sangat tertarik pada permukaan mineral lempung, oleh

karena itu ketika sedikit lempung ditambahkan ke dalam air maka akan terbentuk

slurry karena lempung mendistribusikan dirinya sendiri ke dalam air. Campuran

lempung dalam jumlah besar dan sedikit air akan menghasilkan lumpur yang

dapat dibentuk dan dikeringkan untuk menghasilkan bahan yang keras dan padat.

Lempung juga termasuk salah satu material yang ditulis dalam Al-Qur’an

dan disebut sebagai bahan dasar diciptakanya nabi Adam, Hal ini dijelaskan oleh

Allah dalam surat Al-Hijr ayat 26:

ô‰‰‰‰ ss ss)))) ss ss9999 uu uuρρρρ $$$$ oo ooΨΨΨΨ øø øø)))) nn nn==== yy yyzzzz zz zz≈≈≈≈ || ||¡¡¡¡ΣΣΣΣ MM MM}}}} $$ $$#### ÏÏ ÏÏΒΒΒΒ 99 99≅≅≅≅≈≈≈≈ || ||ÁÁÁÁ ùù ùù==== || ||¹¹¹¹ ôô ôô ÏÏ ÏÏ ii iiΒΒΒΒ :: ::**** uu uuΗΗΗΗ xx xxqqqq 55 55ββββθθθθ ãã ããΖΖΖΖ óó óó¡¡¡¡ ¨¨ ¨¨ΒΒΒΒ ∩⊄∉∪

“ Dan Sesungguhnya kami Telah menciptakan manusia (Adam) dari tanah liat kering (yang berasal) dari lumpur hitam yang diberi bentuk.” (Q.S. al-hijr: 26)

2.1.2. Struktur Atom Mineral Lempung

Struktur atom mineral lempung terdiri dari dua unit struktural, yaitu (Das,

1998):

a. Silika tetrahedral, yang terdiri dari empat atom oksigen mengelilingi satu

atom silicon, kombinasi ini membentuk lempeng silica (shilica sheet).

Gambar 2.1. Struktur Kristas Silica (Das, 1998)

b. Aluminium oktahedral, yang terdiri dari enam gugus hidroksil yang mengelilingi sebuah atom aluminium. Kombinasi ini membentuk lempeng gibbsite (gibbsite sheet) atau dapat juga disebut lempeng brucite (brucite sheet) bila atom Al digantikan oleh Mg.

Gambar 2.2. Struktur Aluminium Oktahedral

Jaringan tetrahedral memiliki dua struktur, yaitu dioktahedral dan

trioktahedral. Struktur dioktahedral memiliki dua kation oktahedral per unit sel

karena Al3+ lebih dominan dan hanya menempati 2/3 kisi oktahedral sedangkan

struktur triokthedral memiliki 3 kation oktahedral tiap setengah unit sel

(Abdulloh, 2004).

Umumnya skema struktural mineral lempung dihasilkan oleh kombinasi

lempeng unit tetrahedral dan unit oktahedral. Dua pertiga hidroksil pada salah satu

bidang pada lapisan oktahedral diganti oleh oksigen apical dari lapisan

tetrahedral. Ion-ion OH- pada pusat heksagonal dibentuk oleh oksigen dari lapisan

tetrahedral. Kombinasi satu lapisan oktahedral dan satu lapisan tetrahedral dengan

cara ini menghasilkan struktur lapisan 1:1. Tetapi bila dua lapisan silica

ditambahkan dengan menempatkan lagi hidroksil berlawanan dengan kation

oktahedral akan menghasilkan jenis srtuktur 2:1. (Abdulloh, 2004).

2.1.3. Komposisi Mineral Lempung

Berdasarkan komposisinya mineral lempung dibedakan menjadi beberapa

kelompok seperti ditampilkan pada tabel 2.1, sedangkan komposisi kimia yang

terdapat dalam lempung menurut metode NLCE (National Laboratory for Civil

Engeneering) terlihat pada table 2.2

Tabel 2.1 Kelompok dan komposisi mineral lempung Kelompok Struktur Lapisan Komposisi Kaolinite 1:1 dioktahedral Al2Si2O5(OH)4 Serpentine 1:1 trioktahedral Mg6Si4O10(OH)8 Montmorillonite atau smectite

2:1 dioktahedral atau trioktahedral

(Na,Ca)0,3(Al,Mg)2Si4O10(OH)2.nH2O

Pyrohyllite 2:1 dioktahedral Al2Si4O10(OH)2 Talk 2:1 trioktahedral (Mg,Fe,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8 Chlorite 2:2 trioktahedral (Mg,Fe,Al)6(Si,Al)4O10(OH)8 Mika 2:1 dioktahedral atau

trioktahedral KAl 2(AlSi3)O10(OH)

Sumber : Abdulloh (2004) dan Barroroh (2007)

Lapisan alumina memiliki rumus molekul Al2(OH)6 dan ini biasa disebut

gibbsite. Struktur ini tersusun satu atom alumunium dan enam atom oksigen yang

membentuk struktur oktahedral. Atom alumunium dapat digantikan oleh atom

magnesium membentuk struktur dengan nama brucite, Mg3(OH)6.

Tabel 2.2 Komposisi kimia dalam lempung Senyawa Jumlah (%) Silika (SiO2) 61,43 Alumina (Al2O3) 18,99 Besi Oksida (Fe2O3) 1,22 Kalsium Oksida (CaO) 0,84 Magnesium Oksida (MgO) 0,91 Sulfur Trioksida (SO3) 0,01 Potasium Oksida (K2O) 3,21 Sodium Oksida (Na2O) 0,15 H2O hilang pada suhu 105 0 C 0,6 H2O hilang pada pembakaran diatas 1050 C 12,65

Sumber : Kurniasari (2008) 2.1.4. Penggunaan Lempung dalam Kehidupan Manusia

Lempung merupakan mineral yang mempunyai banyak kegunaan dan

aplikasi, tidak hanya sebagai bahan keramik, bahan bangunan, bahan pelapisan

kertas, atau bahan farmasi saja namun penggunaan lempung telah mengalami

pengembangan. Saat ini lempung juga banyak digunakan sebagai adsorben,

penyangga katalis, penukar ion, dll, bergantung pada sifat fisik lempung tersebut

(Vaccari, 1999).

Dalam bidang katalis, lempung telah lama dikenal sebagai katalis

perengkahan dan merupakan katalis perengkahan komersial pertama (USA, 1936)

yang digunakan dalam perengkahan minyak bumi. Walaupun sudah tidak

digunakan lagi sebagai sebuah katalis komersial (hanya sebagai komponen

penyangga), namun penelitian dan pengembangan terhadap lempung sebagai

komponen katalis perengkahan masih terus dilakukan hingga sekarang. Hal ini

disebabkan oleh keistimewaan struktur lempung, yaitu ukuran porinya yang besar.

2.1.5. Asal Usul Terbentuknya Lempung

Batu lempung adalah merupakan kumpulan dari mineral lempung yang

termasuk jenis batuan sedimen yang mempunyai ukuran butir < 1/256 mm (skala

wentworth), lempung ini tersusun atas kelompok alumina silicates (alumina silika,

seperti Al, Fe, Mg, Si), lempung biasanya muncul dari daerah dengan kondisi

geologis tertentu dan bisa terbentuk di laut (marine clay) atau di darat (terrestrial

clay), dengan proses pembentukan bisa secara allogenic clay (dari luar cekungan

sedimentasi) atau secara authigenic clay (terbentuk di dalam lingkungan

sedimentasi, misalnya perubahan atau proses alterasi dari mineral feldspar

menjadi mineral lempung) dan juga dapat terbetuk di daerah vulkanik, daerah

geotermal dan sebagainya. Jadi ditinjau dari ukuran butir dalam urutan batuan

sedimen, batu lempung ini mempunyai ukuran yang paling halus. Salah satu

contoh dari batu lempung diantaranya adalah batu lempung karbonat dan batu

lempung laminasi.

Gambar 2.3. Batuan lempung karbonat

Gambar 2.4 Batuan lempung laminasi

Batu lempung karbonat mengandung material karbon / bersifat karbonan

material ini umumnya berwarna gelap. Proses terbentuknya material karbonat ini

berhubungan dengan tanaman darat (land plants/terrestrial higher plants), yang

tertimbun dalam proses sedimentasi dalam kondisi reduksi (an-oxidized),

sehingga menjadikan pengkayaan material organik.

Umumnya batu lempung karbonat jarang yang berfungsi sebagai reservoir

melainkan bisa sebagai batuan penutup. Justru kalau organik materialnya berlebih/

kandungan TOC (total organic content) tinggi maka dapat berfungsi sebagai

source rock (batuan induk, batuan yang menghasilkan hydrocarbon), atau sering

disebut sebagai oil shale, bisa black shale (umumnya di laut) atau brown shale

(terrestrial).

Batu lempung laminasi ini terbentuk dari batuan asal (batuan induk) akibat

dari proses pelapukan dan tertransportasinya batuan induk tersebut menuju suatu

cekungan atau daratan, di mana jarak yang ditempuh sangat jauh di bawa oleh

media air yang sangat deras sampai mengakibatkan butiran sangat halus. Butiran

yang halus tersebut terus terbawa sampai ke daerah cekungan berarus tenang dan

butiran yang halus tersebut terendapkan secara perlahan-lahan dan terjadi proses

yang disebut lithifikasi atau sedimentasi sehingga terjadilah pembatuan yang

akhirnya terbentuk batu lempung laminasi.

2.1.6. Jenis-Jenis Lempung

Berdasarkan struktur dan komposisi kimia, lempung dapat dibagi menjadi

tiga kelas utama, yaitu kandite, smectite dan illite (Nelson, 2001).

a. Kandite

Kandite adalah jenis mineral lempung yang mempunyai struktur susunan

lapisan kristal T-O (tetrahedral – oktahedral) dengan lapisan oktaheral seperti

struktur gibbsite. Lapisan tersebut bermuatan netral, oleh karena itu ikatan antar

lapisannya merupakan ikatan van der Waals yang lemah. Jenis lempung yang

terkenal dari golongan kandite adalah kaolinite yang mempunyai rumus molekul

Al 2Si2O5(OH)4. Jenis lainnya adalah Anauxite, Dickite, dan Nacrite.

Gambar 2.5. Struktur molekul kandite

Kaolinite terbentuk dari perubahan hidrotermal dari mineral–mineral

aluminosilikat. Batuan granit merupakan sumber terbesar penghasil kaolinite.

Dalam pembentukannya ion – ion seperti Na+, K+, Mg2+, dan Ca2+ harus

disingkirkan terlebih dahulu melalui proses pertukaran ion dengan kondisi pH

yang rendah. Sifat dari kaolinite adalah tidak dapat mengadsorpi air, sehingga

kaolinite tidak dapat mengembang pada saat kontak dengan air. Oleh karena itu

kaolinite banyak digunakan dalam industri keramik. Jenis lempung lain yang

masuk dalam kelas kandite adalah halloysite dengan rumus molekul

Al 2Si2O5(OH)4.4H2O, strukturnya mirip dengan kaolinite namun diantara lapisan

T-O terdapat lapisan molekul air.

b. Smectite

Smectite adalah lempung dengan struktur T-O-T. Smectite dapat

berstruktur dioktahedral atau trioktahedral. Sifat smectite yang paling penting

adalah kemampuannya untuk menyerap molekul H2O di antara lapisan T-O-T,

sehingga volumenya akan meningkat jika dikontakkan dengan air. Contoh

lempung smectite yang paling terkenal adalah montmorillonite yang mempunyai

rumus molekul (½Ca,Na)(Al,Mg,Fe)4(Si,Al)8O20(OH)4.nH2O.

Gambar 2.6. Struktur molekul smectite

Montmorillonite merupakan unsur utama dari bentonite. Montmorillonite

terbentuk karena adanya perubahan bentuk dari abu vulkanik yang disebabkan

oleh perubahan cuaca. Montmorillonite dapat mengembang sampai beberapa kali

dari volume awalnya ketika kontak dengan air (Nelson, 2001). Lapisan dalam

montmorillonite biasanya mengandung ion Na+, Ca2+ dan Mg2+. ketika lempung

ini kering kation – kation ini berada dalam struktur heksagonal pada unit silika.

Namun bila dikontakkan dengan air ion – ion tersebut dapat tergantikan oleh ion –

ion baik logam maupun nonlogam seperti H3O+, HN4+, Al3+, Fe3+, R4N

+, R4P+ dsb.

(Nagendrappa, 2002). Sifat inilah yang sangat berguna dari mineral lempung

sebagai katalis.

c. Illite

Illite mempunyai rumus molekul (Si8-y,Aly) O20(OH)4 dengan harga y

antara 1-1,5. Illite mempunyai struktur dasar yang mirip dengan batuan

pembentuk mineral mika. Illite merupakan lapisan silikat 2:1 dengan lapisan

dasarnya terdiri dari dua lapisan silikat dengan alumina yang membentuk

oktahedral.

Gambar 2.7. Struktur molekul illite

Untuk menjaga keseimbangan struktur, ion Ca2+ dan Mg2+ dapat

menggantikan ion K. Lapisan dalam kation K, Ca dan Mg dapat mencegah air

masuk ke dalam struktur. Oleh karena itu illite merupakan jenis lempung yang

tidak mengembang (non-expanding clay). Illite terbentuk dari perubahan dari

batuan kaya K dan Al. Illite merupakan unsur utama pembentuk batuan mudrock

dan shale.

2.1.7. Lempung Sebagai Bahan Penciptaan Manusia.

Tanah lempung merupakan agregat partikel-partikel berukuran

mikroskopik dan submikroskopik yang berasal dari pembusukan kimia unsur-

unsur penyusun batuan, dan bersifat plastis dalam selang kadar air sedang sampai

luas. Lempung dalam keadaan kering bersifat sangat keras dan tak mudah

terkelupas hanya dengan jari tangan. Permeabilitas lempung sangat rendah

(Terzaghi dan Reck, 1987 dalam Usman, 2008) sifat yang khas dari tanah

lempung adalah dalam keadaan kering bersifat keras dan jika basah akan bersifat

lunak plastis dan kohesif, mengembang dan menyusut dengan cepat, sehingga

mempunyai perubahan volume yang besar dan itu terjadi karena pengaruh air.

Sifat keras lempung ini juga di ungkapkan oleh Allah dalam surat Ar- Rohman

ayat 14

šYn= y{ z≈ |¡Σ M} $# ÏΒ 9≅≈ |Áù= |¹ Í‘$¤‚x ø9 $% x. ∩⊇⊆∪

“ Dia menciptakan manusia dari tanah kering seperti tembikar” (QS. ar- rohman : 14) Dalam tafsir Al-Qur’an Al-Aisar (Al-Jazairi, 2009) kata “Ash-shalshalu”

artinya tanah kering, dan kata “Al Fakkharu” artinya tanah yang terbakar yang

disebut dengan terbikar. Kata “Al-Fahkkharu” bisa dibaca berkharokat fat-hah

“Al-Fahkkhara” berkedudukan sebagai kata penjelas (keterangan) dari kata “Al-

Insanu” artinya “Allah telah menciptakan manusia dari tanah kering, lalu manusia

tersebut menjadi seperti tembikar, dalam warna dan kekuatanya”.

Adapun proses kejadian manusia dari bentukan unsur-unsur yang

terkandung dalam tanah di ungkapkan dalam Al-Qur’an sebagai berikut :

4’ n<Î)uρ yŠθ ßϑrO öΝèδ% s{r& $ [s Î=≈ |¹ 4 tΑ$ s% ÉΘ öθ s)≈ tƒ (#ρß‰ç6 ôã$# ©! $# $ tΒ /ä3s9 ôÏiΒ >µ≈s9 Î) …çνç�ö� xî ( uθ èδ Νä.r' t±Ρr& z ÏiΒ ÇÚö‘ F{ $# óΟ ä.t� yϑ÷ètGó™$#uρ $ pκ� Ïù çνρã� Ï øótFó™$$ sù ¢Ο èO (# þθ ç/θ è? Ïµø‹ s9 Î) 4 ¨βÎ) ’ În1u‘ Ò=ƒÌ� s%

Ò=‹Åg’Χ ∩∉⊇∪ “Dan kepada Tsamud (Kami utus) saudara mereka shaleh. Shaleh berkata: "Hai kaumku, sembahlah Allah, sekali-kali tidak ada bagimu Tuhan selain Dia. dia Telah menciptakan kamu dari bumi (tanah) dan menjadikan kamu pemakmurnya[726], Karena itu mohonlah ampunan-Nya, Kemudian bertobatlah kepada-Nya, Sesungguhnya Tuhanku amat dekat (rahmat-Nya) lagi memperkenankan (doa hamba-Nya)." (Q.S Huud : 61)

Secara tegas ayat tersebut menyatakan bahwa manusia terbuat dari unsur

bahan-bahan yang ada di Bumi.

ôÏΒ uρ ÿÏµ ÏG≈ tƒ#u ÷βr& Νä3s)n=s{ ÏiΒ 5>#t� è? ¢ΟèO !#sŒÎ) Ο çFΡr& Ö� t±o0 šχρç�Å³tFΖs? ∩⊄⊃∪ “Dan di antara tanda-tanda kekuasaan-Nya ialah dia menciptakan kamu dari tanah gemuk/ soil (Thurab), Kemudian tiba-tiba kamu (menjadi) manusia yang berkembang biak.” (Q.S Ar-Ruum : 20) Pengertian Thurab di atas menunjuk pada bagian tanah gembur di Bumi

yang mana merupakan hasil proses pengikisan dari lapisan-lapisan batuan yang

keras.

óΟ s9 uρr& t� tƒ tÏ% ©!$# (# ÿρã�x x. ¨βr& ÏN≡ uθ≈ yϑ¡¡9 $# uÚö‘ F{$#uρ $ tF tΡ% Ÿ2 $ Z)ø?u‘ $ yϑßγ≈ oΨø)tF x sù ( $ oΨù=yèy_ uρ zÏΒ Ï !$ yϑø9 $# ¨≅ä. > ó x« @c yr ( Ÿξ sùr& tβθ ãΖÏΒ÷σãƒ ∩⊂⊃∪

“Dan apakah orang-orang yang kafir tidak mengetahui bahwasanya langit dan bumi itu keduanya dahulu adalah suatu yang padu, Kemudian kami pisahkan antara keduanya. dan dari air kami jadikan segala sesuatu yang hidup. Maka mengapakah mereka tiada juga beriman?” (Q.S. Al Anbiyaa’: 30)

ª!$#uρ t,n=y{ ¨≅ ä. 7π−/!#yŠ ÏiΒ & !$ ¨Β ( Νåκ÷]Ïϑsù Β Å ôϑtƒ 4’ n? tã ÏµÏΖôÜ t/ Νåκ÷]ÏΒ uρ ¨Β Å´ ôϑtƒ 4’ n?tã

È ÷, s#ô_ Í‘ Νåκ÷]ÏΒ uρ Β Å ôϑtƒ #’ n?tã 8ìt/ö‘r& 4 ß,è=øƒs† ª! $# $ tΒ â !$t±o„ 4 ¨βÎ) ©!$# 4’ n?tã Èe≅ à2 & óx« Ö�ƒÏ‰s%

∩⊆∈∪

“Dan Allah Telah menciptakan semua jenis hewan dari air, Maka sebagian dari hewan itu ada yang berjalan di atas perutnya dan sebagian berjalan dengan dua kaki sedang sebagian (yang lain) berjalan dengan empat kaki. Allah menciptakan apa yang dikehendaki-Nya, Sesungguhnya Allah Maha Kuasa atas segala sesuatu” (Q.S. An Nuur:45)

uθ èδ uρ “ Ï% ©!$# t, n=y{ z ÏΒ Ï !$ yϑø9 $# # Z�|³o0 … ã& s#yèyf sù $ Y7 |¡nΣ # \� ôγ Ï¹uρ 3 tβ% x.uρ y7 •/u‘ # \�ƒ Ï‰s% ∩∈⊆∪

“Dan dia (pula) yang menciptakan manusia dari air lalu dia jadikan manusia itu (punya) keturunan dan mushaharah[1070] dan adalah Tuhanmu Maha Kuasa.”(Q.S. Al-Furqaan : 54)

ü“Ï% ©!$# z|¡ ôm r& ¨≅ ä. > óx« … çµ s)n=yz ( r&y‰t/uρ t, ù=yz Ç≈|¡ΣM}$# ÏΒ &ÏÛ ∩∠∪ “Yang membuat segala sesuatu yang dia ciptakan sebaik-baiknya dan yang memulai penciptaan manusia dari tanah.” (Q.S. As-Sajdah : 7)

uθ èδ “Ï%©!$# Νä3s)n=yz ÏiΒ &ÏÛ ¢Ο èO #|Ó s% Wξ y_ r& ( ×≅ y_ r&uρ ‘‡Κ |¡ •Β … çνy‰ΨÏã ( ¢Ο èO óΟçFΡr& tβρç�tIôϑs?

“Dialah yang menciptakan kamu dari tanah, sesudah itu ditentukannya ajal (kematianmu), dan ada lagi suatu ajal yang ada pada sisi-Nya (yang

dia sendirilah mengetahuinya), Kemudian kamu masih ragu-ragu (tentang berbangkit itu).” (Q.S. Al-An’aam : 2)

öΝÍκÉJø tF ó™$$ sù ôΜèδ r& ‘‰x© r& $ ¸)ù=yz Π r& ô ¨Β !$ uΖø)n=yz 4 $ ‾ΡÎ) Νßγ≈ oΨø)n=s{ ÏiΒ & ÏÛ ¥>Î—āω ∩⊇⊇∪

Maka tanyakanlah kepada mereka (musyrik Mekah): "Apakah mereka yang lebih kukuh kejadiannya ataukah apa[1273] yang Telah kami ciptakan itu?" Sesungguhnya kami Telah menciptakan mereka dari tanah liat.( Q.S. Ash Shaaffaat: 11)

ô‰s)s9 uρ $oΨø)n=yz z≈ |¡ΣM}$# ÏΒ 7' s#≈ n=ß™ ÏiΒ &ÏÛ ∩⊇⊄∪ Dan Sesungguhnya kami Telah menciptakan manusia dari suatu saripati (berasal) dari tanah. (Q.S. Al Mu’minuun :12)

Pengertian Thin (lempung) menunjuk pada lapisan tanah (Thurab) yang

telah bercampur dengan air (Maa’), hal ini diperkuat dengan adanya unsur

kepekatan pada Thin itu sendiri. Dari adanya Thin inilah maka dimulainya

penciptaan manusia. Lebih spesifik lagi Allah menyebutkan bahwa hanya

beberapa komponen unsure saja/ saripati (Sulalat) yang berperan penting dalam

penciptaan tersebut. Penyelidikan sains menyebutkan unsur-unsur tersebut

diantaranya adalah C + O2 + Ni + H2 + Fe + K + Si + Mn

šYn=y{ z≈ |¡ΣM}$# ÏΒ 9≅≈|Á ù=|¹ Í‘$ ¤‚x ø9 $% x. ∩⊇⊆∪ Dia menciptakan manusia dari tanah kering seperti tembikar, (Q.S. Ar-Rohman:14)

ô‰s)s9 uρ $oΨø)n=yz z≈ |¡ΣM}$# ÏΒ 9≅≈|Á ù=|¹ ô ÏiΒ :* uΗxq 5βθ ãΖó¡ ¨Β ∩⊄∉∪

Dan Sesungguhnya kami Telah menciptakan manusia (Adam) dari tanah liat kering (yang berasal) dari lumpur hitam yang diberi bentuk.

Shal-shal atau protein merupakan senyawa hasil reaksi dari beberapa

macam unsur tersebut di atas, dan merupakan substansi dasar makhluk hidup.

Ayat-ayat di atas menegaskan adanya gagasan pencetakan dalam penciptaan

manusia. Bagaimana unsur-unsur tanah tersebut bisa merancang sedemikian rupa

sehingga membentuk rupa manusia sesuai dengan kehendak-Nya. Penemuan

sains akan DNA dan Kromosom telah memungkinkan terbukanya misteri tersebut.

DNA adalah suatu makromolekul protein yang sangat kompleks dan merupakan

materi kimia dasar atau sarana bagi terjadinya transfer informasi biologis. DNA

mempunyai struktur spiral dalam bentuk heliks ganda, satu pita dibelitkan ke

sekeliling pita lain (mungkin ini yang dimaksud Q.S. 55.Ar Rahmaan, ayat 14

di atas).

$ pκš‰r' ‾≈ tƒ â¨$Ζ9 $# (#θà)®?$# ãΝä3−/u‘ “ Ï%©!$# /ä3s)n=s{ ÏiΒ <§ø ‾Ρ ;οy‰Ïn≡ uρ t, n=yzuρ $ pκ÷]ÏΒ $yγ y_ ÷ρy— £]t/uρ

$ uΚåκ÷]ÏΒ Zω% y Í‘ # Z��ÏW x. [!$ |¡ ÎΣ uρ 4 (#θ à)?$#uρ ©!$# “Ï%©!$# tβθ ä9 u!$ |¡s? Ïµ Î/ tΠ% tn ö‘ F{$#uρ 4 ¨βÎ) ©!$# tβ% x.

öΝä3ø‹ n=tæ $ Y6ŠÏ%u‘ ∩⊇∪ “Hai sekalian manusia, bertakwalah kepada Tuhan-mu yang Telah menciptakan kamu dari seorang diri, dan dari padanya[263] Allah menciptakan isterinya; dan dari pada keduanya Allah memperkembang biakkan laki-laki dan perempuan yang banyak. dan bertakwalah kepada Allah yang dengan (mempergunakan) nama-Nya kamu saling meminta satu sama lain[264], dan (peliharalah) hubungan silaturrahim. Sesungguhnya Allah selalu menjaga dan Mengawasi kamu.”( Q.S. Ar Rahmaan:14)

Maksud dari padanya menurut Jumhur Mufassirin ialah dari bagian tubuh

(tulang rusuk) Adam A.S. berdasarkan hadis riwayat Bukhari dan Muslim. di

samping itu ada pula yang menafsirkan dari padanya ialah dari unsur yang serupa

yakni tanah yang dari padanya Adam A.S. diciptakan.

Menurut kebiasaan orang Arab, apabila mereka menanyakan sesuatu atau

memintanya kepada orang lain mereka mengucapkan nama Allah seperti :As

aluka billah artinya saya bertanya atau meminta kepadamu dengan nama Allah.

Bentuk kehidupan pertama kali adalah makhluk Bersel Satu. Makhluk ini

terjadi akibat proses substitusi dari protein (Shal-shal) yang mendapat gempuran

sinar kosmis dari langit. Seperti diketahui bumi pada saat mula terbentuknya

dahulu kaya akan sinar kosmis akibat masih labilnya lapisan Atmosfir. Makhluk

Bersel Satu ini berkembang biak dengan cara membelah diri. Karena itu pada ayat

tersebut disebutkan untuk jenis wanita juga diciptakan berasal dari bagian yang

membelah diri dari makhluk tersebut. Setelah mengalami evolusi menjadi

makhluk yang lebih kompleks, baru kemudian perkembangbiakkannya dengan

cara perkawinan antara jenis laki-laki dan perempuan.

Kata “saripati” berasl dari bahasa arab yaitu sulalat yang berarti “sesuatu

yang disarikan dari sesuatu yang lain”. Kata tersebut muncul di bagian al-qur’an,

yang di dalamnya dinyatakan bahwa asal usul manusia adalah sesuatu yang

disarikan dari cairan mani (pada masa kini diketahui bahwa komponen aktif cairan

mani adalah organisme sel tunggal yang disebut 'spermatozoon' ). 'saripati

lempung' pasti merujuk pada berbagai komponen kimiawi yang menyusun

lempung yang disarikan dari air yang dalam hal bobotnya merupakan unsur

utama. Air yang di dalam Al-Quran dianggap sebagai asal-usul seluruh

kehidupan, disebutkan sebagai unsur penting dalam ayat berikut :

uθ èδ uρ “Ï% ©!$# t,n=y{ zÏΒ Ï !$yϑø9 $# # Z�|³o0 … ã& s#yèyf sù $ Y7|¡nΣ # \�ôγ Ï¹uρ 3 tβ% x.uρ y7 •/u‘ # \�ƒ Ï‰s%

Dan dia (pula) yang menciptakan manusia dari air lalu dia jadikan manusia itu (punya) keturunan dan mushaharah[1070] dan adalah Tuhanmu Maha Kuasa. (Q.S. Al-Furqaan:54) Sebagaimana di tempat lain dalam Al-Quran, 'manusia' yang dirujuk di

sini adalah Adam. Tak akan timbul keraguan bahwa di dalam kedua belas

perujukan di atas banyak ruang diberikan kepada perenungan simbolis tentang

asal-usul manusia, termasuk suatu isyarat yang jelas tentang apa yang akan terjadi

atasnya setelah kematiannya, dan mengandung penunjukan-penunjukan kepada

fakta bahwa manusia akan kembali ke bumi demi dimunculkan kembali pada Hari

Pengadilan. Meskipun demikian, di sana juga tampak adanya perujukan kepada

komposisi kimiawi tubuh manusia. Komposisi tersebut merupakan unsur unsur

tanah.

Kita tahu bahwa tanah liat bersifat menempel dan melekat bagai lem bisa

di bentuk seperti apa yang kita inginkan. Al-Qurtubiyy menguraikan bahwa pada

dasarnya tanah liat ini tanah yang melekat atau menempel diantara satu sama lain,

sehingga apabila menyatu tanah ini akan menjadi tanah yang keras. Al-Qurtubiyy

juga menerangkan di dalam tafsirnya bahwa manusia pertama yaitu yang

dikaitkan dengan Adam, Dikatakan kekal sebagai satu komponen yang berbentuk

tanah liat dan menempuh waktu selama 40 tahun sehinga sifat fisiknya berubah

menjadi kering dan keras.

Dalam artian ini jelas kelihatan tanah yang di bentuk sudah keras

sehingga bisa berdenting dan dapat menimbulkan suara yang bergemerincing ini

menunjukkan bahwa saat nya Adam menjadi manusia yang lengkap sudah tiba.

Dan ini dapat di katakan fase terakhir proses peciptaan adam sebagai manusia

pertama setelaah mengalami fase2 sebelumnya,disamping fase berikutnya adalah

peniupan ruh. Ini adalah fase terakhir proses penciptaan manusia pertama(Adam)

dari aspek spiritual, setelah aspek fisiknya telah lengkap hingga ke tahap menjadi

satu komponen wujud manusia. . Ruh mulanya masuk melalui hidung pada masa

40 th kemudian naik ke otak, kemudian mengisi kepala dan leher, kemudian turun

ke dada dan pusat, kedua tangan dan kaki sampai tersebar keseluruh tubuh

membentuk darah. Allah menciptakan manusia dengan sempurna yaitu

diberikannya bentuk tubuh yang baik, akal pikiran dan nafsu, kemudian manusia

itu sendiri yang menentukan mampu atau tidaknya menggunakan pemberian Allah

dengan baik (QS. Attin: 4-5). Ruh sebagai power untuk menghidupkan seluruh

anggota badan, Akal sebagai alat untuk menerima ilmu pengetahuan atau untuk

mengetahui hakikat sesuatu secara logis tanpa mempertimbangkan hal-hal yang

irasional, anggota tubuh seperti panca indra yang hanya dapat merealisasikan

secara indrawi tanpa mempertimbangkan pernghalangnya. Dari semua anggota

tubuh manusia hanya Hati yang dapat menerima sesuatu yang mutlak dari Allah

yang maha kuasa karena hati adalah sebagai bagian utama dari anggota tubuh,

semua aktivitas anggota tubuh.

2.2 Keramik.

Keramik berasal dari bahasa yunani “keromos” yang berarti periuk atau

belanga yang dibuat dari tanah (Astute, 1997 dalam Kurniasari, 2008), sedangkan

menurut Dirjen Industri Agro dan Kimia (2009), keramik adalah berbagai produk

industri kimia yang dihasilkan dari pengolahan tambang seperti lempung,

feldspar, pasir silica dan kaolin melalui tahap pembakaran dengan suhu tinggi.

Adapun sifat keramik adalah tidak korosif, ringan, keras dan stabil pada suhu

tinggi (Baraba, 1998 dalam Kurniasari, 2008)

Hadi (2005) membagi mineral lempung (aluminium Silika anhidrat) untuk

pembuatan keramik menjadi tiga kelompok, yaitu :

a. Kaolin untuk memproduksi keramik putih, misalkan cangkir, piring dan alat-

alat laboratorium. Kaolin disebut juga China Clay adalah tanah liat primer

yang berfungsi sebagai komponen utama dalam pembuatan campuran porselin

dan digunakan dalam keramik stoneware dan earthenware. Kaolin memiliki

plastisitas yang rendah (Anonymous, 2009).

b. Illil sebagai bahan dasar keramik untuk bangunan (batubata, genteng) (Hadi,

2005) dengan sifatnya memiliki plastisitas sedang.

c. Montmorilonit yang merupakan lempung dengan plastisitas tinggi. Bentonit

dengan mineral utama montmorilonit berupa senyawa alumino-silikat hidrous

memiliki sifat plastisitas yang tinggi dibandingkan kaolin. Menurut Aziz dkk

(2005), bentonit dapat menggantikan kaolin untuk memberikan sifat

plastisitas yang lebih baik.

2.3 Teori Plastisitas

Beberapa teori yang membahas plastisitas lempung adalah teori air kristal

atau kimiawi, teori kehalusan butir, teori lempengan atau teori lapis tipis, teori

kunci mengunci atau pegang memegang, teori koloid atau teori molekul (Prasetyo,

2007) :

a. Teori air kristal atau kimiawi

Air yang terikat secara kimiawi menyebabkan keplastisan lempung. Hal ini

berdasarkan kenyataan bahwa bila lempung dibakar yang berarti kehilangan air

kristal, menyebabkan hilangnya daya plastis.

b. Teori kehalusan butir

Keplastisan suatu lempung di tentukan oleh derajat kehalusan butir. Teori ini

didasarkan atas kenyataan bahwa bahan-bahan non plastis seperti kuarsa atau

feldspar dapat memperlihatkan daya keplastisan (sekalipun kecil), jika bahan

tersebut sebelumnya telah digiling halus.

c. Teori lempengan atau lapis tipis.

Pada pengujian suatu lempung dibawah mikroskop, mineral lempung terdiri

dari sejumlah lempengan-lempengan kecil. Lempengan- lempengan ini

dimisalkan sebagai dua lempengan kaca. Dalam keadaan basah menyebabkan

lempengan satu mudah meluncur atau bergeser dai lempengan yng lainya dan

hamper tidak mungkin lempengan- lempengan tersebut dapat dipisahkan satu

sama lain, keadaan inilah yang mendorong keplastisan.

d. Teori kunci mengunci teori koloid

Keplastisan suatu lempung disebabkan oleh susunan butir-butir yang tidak

teratur sehingga dapat saling mengunci atau pegang memegang satu sama lain.

Butir- butir yang saling mengunci tersebut dapat memberikan sifat kohesif

terhadap lempung selanjutnya menyebabkan keplastisan.

e. Teori koloid

Zat-zat koloid pada lempung yang sangat halus dan berbagi merata sebagai

agregat ini mempunyai kemampuan untuk menyerap air yang selanjutnya dapat

mengembang seperti bunga karang (sponge). lempung dapat dikatakan bahwa

bersifat plastis dikarenakan adanya butiran partikel koloid seperti bunga karang

itu dapat melicinkan butiran non plastis untuk menambah sifat mudah di

bentuk. Sifat koloid yang terjadi dalam lempung disebabkan adanya lapisan air

yag mengelilingi butiran silica dan alumina. Jika terdapat lempung yang plastis

ditambahkan air, maka lempung tersebut akan mengembang dan jika airnya

dihilangkan lagi atau dengan kata lain lempung menjadi kering maka lempung

akan menyusut lagi, sehingga lempung menunjukkan daya adsorpsi yang kuat

terhadap air. Hasil adsorpsi ini menimbulkan plastis yang permanen, tetapi

lempung ini kemudian akan pecah jika lempung dipanaskan di atas suhu

tertentu.

f. Teori tarikan molekul

Partikel- partikel lempung memiliki muatan listrik. Jika muatan partikel

partikel di dalam lempung berbeda, maka partikel-partikel akan tarik menarik

secara kuat satu sama lain dan akan saling pegang memegang seperti halnya

serbuk besi yang tertarik oleh suatu magnet, sedangkan jika muatan-muatan

dari dua partike tersebut sama, mereka akan tolak-menolak satu sama lain. Air

dapat tertarik secara kuat pada partikel-partikel lempung sedemikian kuatnya

sehingga dapat membentuk suatu mantel air dikelilingi partikel-partikel

lempung yang dapat menjadikan sistem ini pejal dan kental. Dengan adanya

bentuk mantel- mantel itu memungkinkan partikel- partikel jika diberikan suatu

gaya akan mudah bergeser satu sama lainya tanpa ikatannya pecah, sekalipun

gaya tersebut telah hilang.

2.3.1. Plastisitas Lempung

Tanah berbutir halus yang mengandung mineral lempung atau bahan

organik dapat berubah bentuk menyesuaikan dengan kadar air tanpa mengalami

retak- retak. Kondisi ini dikenal dengan plastisitas, yaitu kemampuan tanah dalam

menyesuaikan perubahan bentuk atau volume tanpa terjadi retak-retak yang

disebabkan oleh penyerapan air di sekeliling permukaan partikel lempung. Pada

kadar air yang sangat rendah, tanah menjadi padat, sedangkan pada kadar air yang

sangat tinggi, tanah dan air mengalir seperti cairan. Oleh karena itu, berdasarkan

kadar air yang dikandung, perilaku tanah dibagi dalam 4 keadaan yaitu padat,

agak padat, plastis, dan cair.

Gambar 2.8.Variasi volume dan kadar air pada kedudukan batas cair, batas plastis

dan batas susut (Muntohar, 2007)

Muntohar (2007) mengemukakan, bila pada tanah yang berada pada

kondisi cair (titik p) kemudian kadar airnya berkurang hingga titik Q, maka tanah

menjadi lebih kaku dan tidak lagi mengalir seperti cairan. Kadar air pada titik Q

ini disebut dengan batas cair (liquid limit) yang disimbulkan dengan LL. Bila

tanah menjadi kering hinga titik R, tanah yg terbentuk mulai mengalami retak-

retak dan kadar air pada batas ini disebut dengan batas plastis (plastis limit) atau

PL. Rentang kadar air dimana tanah berada dalam kondisi plastis, antara titik Q

dan R disebut dengan indeks plastisitas (Plasticity index) atau PI.

Jika kadar air tanah terus menerus berkurang hingga ke titik S, tanah

menjadi kering dan berada dalam kondisi padat. Berkurangnya kadar air tidak

menyebabkan terjadinya perubahan volume. Kadar air ketika tanah berubah dari

kondisi agak padat menjadi padat dinamakan dengan batas susut (shrinkage limit),

SL. Batas susut ini merupakan salah satu parameter yang dapat digunakan untuk

mengetahui kemampuan kembang susut tanah. Batas kadar air yang

mengakibatkan perubahan kondisi dan bentuk tanah dikenal pula sebagai batas

batas konsistensi atau batas-batas Atterberg (Muntohar, 2007).

Kebanyakan tanah di alam berbeda dalam kondisi plastis. Kadar air yang

terkandung dalam tanah berbeda- beda pada setiap kondisi tersebut, bergantung

pada interaksi antara partikel mineral lempung. Bila kandungan air berkurang

maka kekebalan lapisan kation akan berkurang pula yang mengakibatkan

bertambahnya gaya-gaya tarik antara partikel-partikel. Untuk suatu tanah yang

berada dalam kondisi plastis, besarnya gaya- gaya antar partikel harus sedemikian

rupa sehingga partikel- partikel tidak mengalami pergeseran satu dengan lainya

yang tahan oleh kohesi dari masing- masing partikel. Perubahan kadar air

disamping menyebabkan perubahan volume tanah juga mempengaruhi kekuatan

tanah yang berbeda- beda pada setiap kondisi tanahnya. Pada kondisi cair, tanah

memiliki kekuatan yang sangat rendah dan terjadi deformasi yang sangat besar.

Sebaliknya, kekuatan tanah menjadi besar dan mengalami deformasi yang sangat

kecil dalam kondisi padat (Muntohar, 2007).

Sementara itu, Atterberg (1973) dalam Wahyudi, dkk (1998) membuat

suatu diagram hubungan antara plasticity index dengan plastic limit untuk

mengidentifikasi kesesuaian lempung sebagai bahan baku untuk batu bara dan

Keramik. Index plastisitas lempung yang memenuhi kriteria sebagai bahan

pembuatan keramik berada pada rentang 20-30 dengan batas plastis 15-25.

Gambar 2.9 Diagram hubungan antara plasticity index dengan plastic limit untuk

mengidentifikasikan kesesuaian lempung sebagai bahan baku batu bara dan Keramik (Atterberg, 1973 dalam Wahyudi dkk, 1998)

2.3.2. Metode Penentuan Plastisitas.

Beberapa metode dalam penentuan besarnya plastisitas tanah secara

kualitatif adalah metode cincin plastis, metode atterberg dan metode cone

penetrometer.

2.3.2.1 Metode Cincin Plastis.

Metode ini dilakukan dengan menambahkan sejumlah air kedalam

lempung, kemudian membuat silinder atau cincin berdiameter kurang lebih 15

mm. Jika tidak terjadi retak-retak maka lempung tersebut non plastis (Paristiowati,

2000 dalam Prasetyo, 2004).

2.3.2.2 Metode Atterberg atau Casagrande.

a. Batas Plastis/ Plastic Limit (PL)

Batas Plastis adalah kadar air minimum dimana suatu tanah masih dalam

keadaan plastis. Cara pengujian batas plastis ini sangat sederhana, yaitu dengan

cara menggulung tanah diatas pelat kaca sampai berdiameter 1/8 inci (3,2 mm)

Jika menjadi retak artinya tanah mengalami retak ketika diameter gulungan sekitar

3 mm. Hasil dari percobaan ini digabung dengan hasil pemeriksaan batas cair

untuk

menghitung Indeks Plastisitasnya (PI). PI merupakan selisih antara batas cair dan

batas plastis suatu tanah

Batas plastis merupakan kadar air dimana suatu tanah berubah sifatnya

dari keadaan plastis menjadi semi padat. Besaran batas plastis biasanya digunakan

untuk menentukan jenis, sifat dan klasifikasi tanah.

Batas plastis dihitung berdasarkan persentasi berat air terhadap berat tanah

kering pada benda uji. Pada cara uji ini material tanah diambil untuk dijadikan

benda uji kemudian dicampur dengan air suling atau air mineral hingga menjadi

cukup plastis untuk digeleng / dibentuk bulat panjang hingga berbentuk seperti

“cacing” dengan diameter 3 mm. metode pengelengan dapat dilakukan dengan

anggota tubuh kita yaitu tangan untuk mengeleng diatas permukaan yang datar

(kaca, keramik, dsb) adapun benda uji yang retak ketika mencapai diameter 3 mm

diambil untuk diukur kadar airnya . kadar air yang dihasilkan dari 8 pengujian

tersebut merupakan batas plastis tanah tersebut.

b. Batas Cair / Liquid Limit (LL)

Batas cair adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan

keadaan plastis. Contoh tanah dikeringkan di bawah terik matahari, kemudian

diremah dengan martil karet agar tidak merusak partikel tanahnya sendiri. Tanah

yang dipakai pada percobaan ini adalah yang lolos saringan no.40. Tanah tersebut

kemudian diaduk dengan air hingga membentuk adonan atau pasta. Lalu

diletakkan di dalam alat ujinya.

Alat uji batas cair yang dipakai pada percobaan ini dikenal dengan nama

Casagrande yang merupakan sebuah mangkuk kuningan yang mempunyai engsel

disalah satu tepinya sehingga dapat bergerak naik turun. Posisi awal mangkuk

tertumpu pada dasar karet yang keras. Mangkuk dapat bergerak naik turun dengan

pengungkit eksentris (Cam) yang dijalankan oleh suatu alat pemutar. Naik

turunnya mangkuk ini diatas dasar karet tersebut menimbulkan ketukan. Jumlah

ketukan ini yang akan menjadi standar hitungan, dimana uji batas cair ini

dikerjakan pada tanah yang sama dengan jumlah ketukan berbeda. Kadar air yang

diperoleh dan banyaknya ketukan diplot ke grafik semilog. Sebaran titik-titiknya

dihubungkan dengan garis regresi linear. Nilai kadar air yang ditunjukkan pada

ketukan 25 adalah batas cair tanah yang diuji.

Batas cair tanah adalah kadar air minimum dimana sifat suatu tanah

berubah dari kedaan cair manjadi plastis. Berdasarkan batas cair yang digunakan

untuk menentukan sifat dan plastisitas tanah.

1. Kadar air ketika sifat tanah pada batas dari kadar cair menjadi plastis

2. batas plastis tanah yaitu batas terendah kadar air ketika tanah masih dalam

keadaan platis.

3. Jumlah pukulan (m) yaitu perbandinagn antara berat air dalkam tanah

terhadap berat burtiran tanah yang dinyatakan dalam persen.

4. Konsistensi tanah yaitu kadar relative tanah ketika tanah masih mudah untuk

dibentuk. kegunaan batas cair ini dapat diterapkan atau diaplikasikan terhadap

konsistensi prilaku material dan sifatnya pada tanah yang bersifat kohesif,

konsistensi tanah tergantung dari nilai batas cairnya.

c. Indeks Plastisitas (IP)

Tanah plastisitas indeks yang disingkat dengan PI adalah selisih antara

batas cair dengan batas plastis tanah. Pengukuran plastisitas menggunakan alat

yang dinamakan atterberg ini digunakan untuk menentukan kadar air yang ada

dalam tanah pada saat tanah mengalami perubahan dari kondisi fisik yang satu ke

yang lainya. Nilai plastisitas tanah menurut metode ini didasarkan pada besarnya

indeks plastisitas yang nilainya sangat tergantung pada kadar air pada batas cair

sesuai persamaan (2.1) (Abdulloh, 2004).

PI = LL – LP………………………………………………………..(2.1)

Dimana :

PI (Plasticity Index) : Indek Plastisitas.

LL (Liquid Limit) : Batas Cair.

PL (Plastic Limit) : Batas Plastis.

Pengklasifikasian tingkat plastisitas menurut Burmater (1949) dalam

Prasetyo (2004) berdasarkan indeks plastisitas terlihat pada table 2.3

Tabel 2.3 Deskripsi Indeks Plastisitas.

Indeks Plastisitas Deskripsi 0 Non-plastis 1-5 Agak plastis 5-10 Rendah 10-20 Sedang 20-40 Tinggi >40 Sangat Tinggi

Sumber : Burmaster (1949) dalam Prasetyo (2000).

Gambar 2.10 Alat Atterberg

2.3.2.3 Metode Cone Penetrometer.

Dalam metode cone penetrometer atau fall cone, kerucut dengan

kemiringan sudut 30 o dan total massa 80 g dijatuhkan secara bebas, kerucut pada

awalnya menyentuh permukaan tanah dalam cawan, hingga menembus tanah

dalam selang waktu 5 detik. Kadar air contoh tanah yang menunjukkan

pembacaan kedalaman kerucut yang masuk ke tanah sebesar 20 mm didefinisikan

sebagai batas cair (Muntohar, 2007).

2.3.3. Faktor- Faktor yang Memperngaruhi Plastisitas.

Plastisitas dipengaruhi beberapa faktor, yaitu (Abdulloh, 2004):

a. Pengaruh air dan gejala koloid yang menyertai.

Plastisitas lempung maksimum terbentuk pada kadar air yang spesifik, yaitu

pada saat ketebalan lapisan air yang menyelimuti setiap partikel lempung ±

2000 Å.

b. Pengaruh ukuran butir dan luas permukaan.

Semakin kecil ukuran partikel, plasisitasnya akan semakin bertambah.

c. Pengaruh komposisi partikel.

Curie menemukan bahwa mineral yang berbeda menunjukkan sifat yang

berbeda. Hal ini memberikan kemungkinan bahwa jika suatu zat ditambah

dengan zat lainnya akan mempengaruhi plastisitasnya.

d. Pengaruh agregasi.

Pengaruh agregasi ini berpengaruh pada plastisitas yang menurut Schureht

dalam Abdulloh (2004) :

i. Agregat butiran lempung yang susunanya longgar lebih plastis daripada

butiran lempung yang tertutup kompak dan padat.

ii. Agregat berbutir halus lebih plastis dari pada butiran kasar.

iii. Agregat terfokulasi lebih plastis dari pada agregat yang terdeflokulasi.

iv. Agregat yang terfokulasi lebih plastis dari pada yang terikat.

e. Pengaruh elektrolit dan frokulan

Penambahan natrium karbonat dan natrium silikat ke dalam beberapa jenis

lempung asam dapat menyebabkan seluruh massa lempung menjadi padat. Hal

ini berarti bahwa air yang terikat pada permukaan lempung dipengaruhi oleh

kation- kation terasosiasi.

2.4 XRD (X-Ray Diffraction)

Salah satu metode penentuan mineral lempung secara kualitatif dan

kuantitatif berdasarkan sifat fisik adalah dengan sinar X (Sastiono, 1997 dan

Sjarif, 1991 dalam Sirappa dan Sastiono, 2002). Sinar X adalah gelombang

elektromagnetik dengan panjang gelombang 0,5- 2,0 mikron yang dihasilkan dari

penembakan logam dengan elektron berenergi tinggi. Elektron itu mengalami

perlambatan saat masuk ke dalam logam dan menyebabkan elektron pada kulit

atom logam tersebut terpental membentuk kekosongan. Elektron dengan energi

yang lebih tinggi masuk ke tempat kosong dengan memancarkan kelebihan

energinya sebagai foton sinar X (Aji dkk, 2009).

Gambar 2.11 Rangkaian sinar x pada instrument X-Ray Difraction (aji dkk, 2009)

Spektroskopi XRD digunakan untuk mengidentifitasi fasa kristalin dalam

material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan

ukuran partikel. Dasar dari penggunaan XRD untuk mempelajari kisi kristal

adalah berdasarkan persamaan bragg (Aji dkk, 2009).

n.λ = 2.d.sin θ………………………………………………………….(2.2)

dengan :

λ : Panjang gelombang sinar X yang digunakan.

Θ : Sudut antara sinar datang dengan bidang normal

d : Jarak antara dua bidang kisi.

n : Bilangan bulat yang disebut sebagai orde pembiasan.

Pembangkit sinar-X menghasilkkan radiasi elektromagnetik, yang setelah

dikendalikan oleh celah penyimpangan selanjutnya jatuh pada kristal cuplikan

(Ginting dkk, 2005). Bidang kristal itu akan membiaskan sinar-X yang memiliki

panjang gelombang sama dengan jarak antara kisi dalam kristal tersebut (Aji dkk,

2009). Sinar-X yang di biaskan oleh cuplikan dipusatkan pada celah penerima dan

jatuh pada detector yang sekaligus mengubahnya menjadi bentuk cahaya tampak

(foton) (Ginting dkk, 2005), Kemudian diterjemahkan sebagai sebuah puncak

difraksi. Makin banyak bidang kristal yang terdapat dalam sampel, makin kuat

intensitas pembiasan yang dihasilkanya. Tiap puncak yang muncul pada pola

XRD mewakili satu bidang kristal yang memiliki orientasi tertentu dalam sumbu

tiga dimensi (Aji dkk, 2009) dan grafik puncak difraksi yang didapat kemudian

dianalisis, terdiri atas mineral liat apa saja dan komposisi utamanya (Badan

Litbang Pertanian, 2005).

Puncak- puncak yang didapatkan dari data pengukuran ini kemudian

dicocokkan dengan standar XRD untuk hampir semua jenis material. Standar ini

disebut JCPDS (Joint Committee on Powder Diffraction Standards). Keuntungan

utama pengunaan sinar X dalam karakterisasi material adalah kemampuan

penetrasinya, sebab sinar-X memiliki energi sangat tinggi akibat panjang

gelombang yang pendek. (Aji dkk,2009).

Beberapa informasi yang dapat diperoleh dari XRD adalah sebagai berikut

(Ginting dkk, 2005) :

a. Posisi puncak difraksi memberikan gambaran tentang parameter kisi (a), jarak

antar bidang (dhkI), struktur kristal dan orientasi dari sel satuan.

b. Intensitas relative puncak difraksi memberikan gambaran tentang posisi atom

dalam satuan.

c. Bentuk puncak difraksi memberikan gambaran tentang ukuran kristalis dan

ketidak sempurnaan kisi.

2.5 XRF (X-Ray Fluorescence)

Spektroskopi XRF adalah teknik analisis unsure yang membentuk suatu

material dengan dasar interaksi sinar-X dengan material analit. Teknik ini banyak

digunakan dalam analisis batuan karena membutuhkan jumlah sampel yang

relative kecil (sekitar 1 gram). Teknik ini dapat digunakan untuk mengukur unsur-

unsur yang terutama banyak terdapat dalam batuan atau mineral. Sampel yang

digunakan biasanya berupa serbuk hasil penggilingan atau pengepressan manjadi

film.

Prinsip dasar dari analisis ini adalah apabila electron dari suatu kulit atom

bagian dalam dilepaskan maka electron yang terdapay pada bagian luar akan

berpindah pada kulit yang ditinggalkan tadi menghasilkan sinar-X dengan panjang

gelombang yang karakteristik bagi unsur tersebut. Pada teknik difraksi sinar-X

suatu berkas electron digunakan, sinar-X dihasilkan dari tembakan berkas electron

terhadap suatu unsure di anoda untuk menghasilkan sinar-X dengan panjang

gelombang yang diketahui. Peristiwa ini terjadi pada tabung sinar-X.

Pada teknik XRF, kita menggunakan sinar-X dari tabung pembangkit sinar

X dari tabung pembangkit sinar X untuk mengeluarkan electron dari kulit bagian

dalam untuk menghasilkan sinar-X baru dari sampel yang dianalisis.

Seperti pada tabung pembangkit sinar-X, electron dari kulit bagian dalam

suatu atom pada sampel analit menghasilkan sinar-X dengan panjang gelombang

karakteristik dari setiap atom didalam sampel. Untuk setiap atom didalam sampel,

interaksi dari sinar X karakteristik tersebut sebanding dengan jumlah (konsentrasi)

atom didalam sampel. Dengan demikian, jika kita dapat mengukur intensitas

sinar-X karakteristiknya dengan suatu standar yang diketahui konsentrasinya,

sehigga konsentrasi unsure dalam sampel bias ditentukan.

Instrumen yang digunakan untuk melakukan pengukuran tersebut

dinamakan X-Ray Flouroscence Spektrometer. X- Ray Fluorescent Spectroscocy

(XRF) mempunyai banyak keuntungannya yaitu analisis tidak merusak, cepat,

multi elemen dan murah. Penggunaan sinar x untuk mengalirkan radiasi

flourocent dari sample pertama kali diusulkan oleh Glocker dan Schreiber pada

tahun 1928. Metode ini telah banyak digunakan dalam teknik analitis non

destruktif dan sebagai alat control dalam industri pengolahan. Peralatan ini terdiri

dari tabung pembangkit sinar-X yang mampu mengeluarkan electron dari semua

jenis unsure yang telah diteliti. Sinar-X ini yang dihasilkan harus berenergi sangat

tinggi, sehingga anoda target dalam tabung pembangkit harus berupa unsure Cr,

Mo, W atau Au.

Sinar-X yang dihasilkan ini, kemudian dilewatkan melalui suatu kalimator

untuk menghasilkan berkas sinar yang koheren. Berkas sinar ini kemudian

didifraksikan oleh kisi Kristal yang sudah diketahui nilai d-nya. Dengan

persamaan bragg

(nλ=2dsinӨ)………………………………………………………..(2.3)

kita dapat menentukan sudut Ө dari sinar-X yang telah diketahui panjang

gelombangnya. Kemudian Kristal dan detector diatur untuk mendifraksikan hanya

panjang gelombang tertentu.

Intensitas sinar-X karakteristik untuk setiap unsure yang sedang diselidiki

ditentukan dengan cara merotasikan Kristal dan detector pada sudut Ө yang

dibutuhkan untuk mendifraksi panjang gelombang karakteristik tersebut.

Intensitas sinar-X kemudian diukur untuk setiap unsure dan setiap unsure pada

standar yang telah diketahui konsentrasinya. Persamaan berikut digunakan untuk

menentukan konsentrasi unsure dalam analit.

Cistd=kIistd

Cian=kIian

Dimana :

Cistd = konsentrasi suatu unsure dalam standar

Iistd = Intensitas sinar-X unsure I dalam standar

Cian = konsentrasi suatu unsure dalam analit

Iian = Intensitas sinar-X unsure I dalam analit

K = konstanta kesebandingan

Gambar 2.12 Mesin X ray flourescence tipe PW1606 Philips

(anonymouse, 2010)

Detektor yang digunakan adalah Si (Li) yang merupakan detektor

semikonduktor untuk jenis radiasi sinar X dan bekerja optimum pada suhu 196o C.

Detektor ini lebih effesien dibandingkan dengan detektor isian gas, karena terbuat

dari zat padat serta mempunyai resolusi yang lebih baik dari pada detektor

scintilasi ( Sumantry, 2010).

Menurut Sumantry (2010) ada beberapa komponen penting dalam

instrument XRF, yaitu:

a. Catu daya tegangan tinggi (HV) dimana rangkaian ini berfungsi untuk

mencatu tegangan detektor, tetapi untuk detektor Si (Li) hanya dengan

tegangan minus (–) 450 volt.

b. Preamplifier (penguat awal) diletakkan dekat bahan ada yang ditempelkan

langsung ke detektor agar menangkap sinyal secepatnya sebelum sinyal itu

terpengaruh oleh faktor lingkungan. Untuk spektroskopi sinar x ini dibutuhkan

resolusi yang sangat tinggi, sehingga dipergunakan jenis penguat awal optical

reset feedback.

c. Amplifier (penguat) mempunyai fungsi utama rangkaian penguat ini adalah

membentuk pulsa (pulsa shaping) yang meliputi fasilitas : pole zero

cancellation dan pengatur lebar pulsa (gain control, shaping time dan fasilitas

base line restorer).

d. ADC (Analog to digital converter) merupakan rangkaian kunci dari sistim ini

karena rangkaian inilah yang berfungsi untuk mengukur tinggi pulsa yang

memasukunya, berarti energi dari sinar x yang masuk.

e. MCA merupakan rangkaian yang berfungsi untuk menyimpan dan menampil-

kan hasil pengukuran ADC. Osloscop merupakan rangkaian elektronik yang

berfungsi menggambarkan pulsa yang tebentuk.

f. Detektor Si(Li) adalah detektor semi konduktor yang mempunyai resolusi

yang baik dan juga mengacu pada sertifikat yang dikeluarkan oleh Canberra

untuk detektor Si(Li) model SL80190 menggunakan sumber Fe-55 dengan

energi 5.9 keV. Resolusinya (FWHM ) 190 eV pada peak 5.9 keV.Setelah

dikalibrasi Instrumen XRF ini telah siap untuk menganalisis unsur yang

mungkin terdapat dalam batuan lempung/ clay yang mempunyai energi dari

4.5 KeV sampai dengan unsur yang mempunyai energi 17.5 keV, sedangkan

untuk energi yang lebih rendah dari 4.5 keV dapat dikalibrasi lagi dengan

unsur lain agar dapat menjangkau energi yang lebih rendah seperti unsur

Magnesium (Mg) yang mempunyai energi Kα1 = 1.254 keV dengan sumber

eksitasi Radio isotop Fe-55.

Batuan lempung umumnya mempunyai tiga mineral utama, yakni

monthmorillonite/ Al2O34SiO2H2O, illite/ H2KAl 3O12, dan kaolinite/ [Al2(OH)4

(Si2O3)]2. Dengan menggunakan sumber eksitasi radioisotop Amerisium -241

unsur yang dapat dianalisis meliputi Z= 22 (Ti), Z=23 (V), Z=24 (Cr), Z=25 (Mn),

Z=26 (Fe), Z=27 (Co), Z=28 (Ni), Z=29 (Cu), Z=30 (Zn), Z= 33 (As), Z=38 (Sr),

Z=42 (Mo), Z=79 (Au), Z=80 (Hg), Z=82 (Pb). Dan menurut keterangan CT Yap

(7) dengan menggunakan sumber eksitasi radioisotop Fe-55, unsur yang dapat

dianalisis meliputi unsur dari Magnesium (Z= 12) sampai unsur kromium (Z =

24), yaitu termasuk unsur Z= 12 (Mg), Z= 13 (Al), Z= 14 (Si), Z= 20 (Ca)

( Sumantry, 2010).

Dasar analisis alat X-Ray Fluorescent ini adalah pencacahan sinar x yang

dipancarkan oleh suatu unsur akibat pengisian kembali kekosongan elektron pada

orbital yang lebih dekat dengan inti (karena terjadinya eksitasi elektron) oleh

elektron yang terletak pada orbital yang lebih luar. Ketika sinar x yang berasal

dari radioisotop sumber eksitasi menabrak elektron dan akan mengeluarkan

elektron kulit dalam, maka akan terjadi kekosongan pada kulit itu. Elektron dari

kulit yang lebih tinggi akan mengisi kekosongan itu. Perbedaan energi dari dua

kulit itu akan tampil sebagai sinar X yang dipancarkan oleh atom. Spektrum sinar

x selama proses tersebut menunjukan peak/puncak yang karakteristik.dimana

setiap unsur akan menunjukkan peak yang karakteristik yang merupakan landasan

dari uji kualitatif untuk unsur-unsur yang ada dalam contoh lempung/ clay. Sinar

x karakteristik diberi tanda sebagai K, L, M atau N untuk menunjukkan dari kulit

mana dia berasal. Penunjukan lain adalah apha (a) dan beta (b) atau gamma (g)

dibuat untuk memberi tanda sinar x itu berasal dari transisi elektron dari kulit

yang lebih tinggi. Oleh karena itu K alpha adalah sinar x yang dihasilkan dari

transisi elektron kulit L ke kulit K, dan K beta adalah sinar x yang dihasilkan dari

transisi elektron dari kulit M ke kulit K. Jadi setiap unsur mempunyai Kalpha atau

K beta yang karakteristik sebagai dasar uji kualitatif unsur yang ada pada lempung

itu(Anonymous, 2010).

Tabel 2.4 Energi Sinar X Karakteristik garis K pada unsur-unsur yang

umumnya terdapat pada lempung/ clay No Unsur Nomor atom (Z) KαІ KβІ 1 Mg 12 1,253 - 2 Al 13 1,487 1,556 3 Si 14 1,740 1,836 4 Ca 20 3,691 4,013 5 Ti 22 4,509 4,932 6 Fe 26 6,399 7,059

Sumber : Sumantry (2010)

Pada uji kualitatif setiap unsur biasanya akan muncul dua peak untuk

meyakinkan keberadaan unsur itu dalam sampel clay seperti K α1 = 6.399 keV

dan Kβ1 = 7.059 keV adalah energi karakteristik sinar X untuk unsur Fe

begitupun dengan yang lainya, kecuali untuk unsur magnesium yang dapat terlihat

hanya energi karakteristik sinar K α1 nya saja. Untuk uji kuantitatif, dibuat

standard unsur yang ada dalam lempung yang diketahui kadarnya dan dibuat agar

mempunyai maktrik yang sama dengan sampel lempung yang dianalisis. Contoh :

untuk unsur Fe yang disetarakan /dihitung sebagai Fe2O3 dalam clay ini peak area

yang dihasilkan dibandingkan dengan peak area standar Fe2O3 dan dikalikan

dengan kadarnya sehingga akan diperoleh kadar Fe2O3 dalam sampel Lempung/ i

( Sumantry, 2010).

2.6 SEM (Scanning Elektron Microscop)

Scanning Elektron Microscop atau SEM adalah sebuah mikroskop yang

mampu melakukan pembesaran objek sampai 2 juta kali, yang menggunakan

elektro statik dan elektro magnetik untuk mengontrol pencahayaan dan tampilan

gambar serta memiliki kemampuan pembesaran objek serta resolusi yang jauh

lebih bagus daripada mikroskop cahaya. Mikroskop elektron ini menggunakan

jauh lebih banyak energi dan radiasi elektro magnetik yang lebih pendek

dibandingkan mikroskop cahaya. Prinsip dasar dari Elektron microscopy ini yaitu

memfokuskan sinar elektron (Elektron Beam) di permukaan obyek dan

mengambil gambarnya dengan mendeteksi elektron yang muncul dari permukaan

obyek (Anonymous, 2010).

Prosedur kerja analisis SEM yaitu pertama-tama dilakukan suatu upaya

untuk menghilangkan penumpukan elektron (charging) di permukaan obyek,

dengan membuat suasana dalam ruang sampel tidak vakum tetapi diisi dengan

sedikit gas yang akan mengantarkan muatan positif ke permukaan obyek,

sehingga penumpukan elektron dapat dihindari. Pengkodisian menimbulkan

masalah karena kolom tempat elektron dipercepat dan ruang filamen elektron

yang dihasilkan memerlukan tingkat vakum yang tinggi (Anonymous, 2010).

Permasalahan ini dapat diselesaikan dengan memisahkan sistem pompa

vakum ruang obyek dan ruang kolom serta filamen, dengan menggunakan sistem

pompa untuk masing-masing ruang. Kemudian dipasang satu atau lebih piringan

logam platina yang biasa disebut (aperture) berlubang dengan diameter antara 200

hingga 500 mikrometer yang digunakan hanya untuk melewatkan elektron,

sementara tingkat kevakuman yang berbeda dari tiap ruangan tetap terjaga

(Anonymous, 2010).

BAB III

METODOLOGI

3.1. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei- Juni 2010 di Laboratorium

Mekanika Tanah Fakultas Teknik Sipil Politeknik Negeri Malang (POLINEMA),

Central Labolatorium Universitas Negeri Malang (UM) dan Laboratorium Fisika

Institut Teknologi Sepuluh November (ITS) Surabaya.

3.2. Alat dan Bahan

3.2.1 Alat

Alat yang digunakan meliputi XRD, XRF dan SEM, neraca digital, beaker

glass, ayakan ukuran 40 dan 60 mesh, mortal, desikator, oven, cawan, spatula,

seperangkat alat pembuat pellet, alat atterberg, plat kaca, batang pembanding (d=3

mm, p=10 cm).

3.2.3 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah lempung dan aquadest.

3.3. Rancangan Penelitian

Penelitian ini dilakukan dalam empat tahap . yaitu :

a. Benefisiasi lempung untuk memperoleh fasa lempung dari tanah.

48

b. Preparasi sampel dengan membuat ukuran partikel lempung sebesar 40- 60

mesh.

c. Penentuan index plastisitas dengan metode atterberg yang memenuhi kriteria

pembuatan keramik (yakni berada pada rentang indeks plastisitas 20-30 dan

batas plastisitas 15-25).

d. Karakterisasi komposisi kimia pada lempung dengan indeks plastisitas

terbesar dengan XRD, XRF dan SEM.

3.3.1. Benefisiasi (Abdulloh, 2004)

Lempung alam terlebih dahulu dikeringkan pada suhu kamar, kemudian di

tumbuk dan dilarutkan dengan akuades, campuran diaduk sampai semua lempung

larut, selanjutnya dibiarkan beberapa hari sampai terjadi pemisahan. Bagian paling

atas adalah senyawa organik dan garam- garam terlarut, sedangkan pada bagian

paling bawah adalah kerikil dan pasir yang merupakan tailing lempung

dipisahkan. Adapun lempung berada diantara keduanya. Untuk memastikan

semua garam terlarut, pengotor organik, kerikil dan pasirnya telah terpisah dengan

sempurna, langkah tersebut dilakukan dua kali. Lempung hasil benefisiasi

kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari.

3.3.2. Preparasi Sampel

Fraksi lempung yang sudah dikeringkan ditumbuk sampai menjadi serbuk,

kemudian diayak dengan ayakan 40 mesh. Lempung yang lolos diayak kembali

dengan ayakan 60 mesh. Kemudian diambil lempung yang tertahan sebagai

sampel.

3.3.3. Penentuan Indeks Plastisitas dengan Metode Atterberg.

Plastisitas ditentukan berdasarkan indeks plastisitas (plasticity index) yang

besarnya sama dengan selisih antara kadar air pada batas cair (liquid limit) dengan

kadar air pada batas platis (plastic limits).

3.3.3.1 Penentuan Batas Cair.

a. Sebagai blangko, lempung kering ukuran 40- 60 mesh sebanyak 40 gr

ditambahkan aquades hingga membentuk pasta.

b. Lempung diaduk hingga homogen supaya kadar air dalam pasta memiliki

kadar air homogen.

c. Pasta lempung diambil sebagian dan dimasukkan dalam mangkok (± 8 mm

tegak lurus dari dasar mankuk) pada alat atterberg hingga merata.

d. Pasta lempung pada mangkok dibelah menjadi dua bagian dengan alat

pengalur (grooving tool).

e. Engkol diputar (dengan Kecepatan 1 pukulan/ menit) sampai kedua bagian

lempung menyatu (± sebanyak 12,7 mm) jumlah pukulan dicatat.

f. Diambil contoh tersebut sebagian untuk ditentukan kadar airnya, dengan

langkah seperti sub- bab 3.3.3.3.

g. Batas cari terjadi pada pasta lempung yang memiliki kadar air dengan jumlah

pukulan sama dengan 25, namun karena hal ini sulit dilakukan maka di

tentukan melalui hubungan linear antara jumlah pukulan terhadap kadar air

pada kertas semi-logaritma. Untuk mendapatkan hasil akurat, percobaan

dilakukan minimal 3 kali dengan kadar air pada pukulan 20-30.

h. Langkah a-g diterapkan untuk kedua jenis lempung dari Daerah Pagedangan

Kec. Turen kab. Malang dan Daerah Getaan Kec. Pagelaran kab. Malang

i. Hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan ini selanjutnya digambarkan

dengan grafik semi logaritma.

j. Dari pasangan data tersebut ditarik suatu hubungan linear yang terbaik (best fit

straight line) yang disebut dengan flow curve. Kadar air pada jumlah pukulan

25 yang dihasilkan dari flow curve ini selanjutnya diterapkan sebagai batas

cair tanah.

3.3.3.2 Penentuan Batas Plastisitas.

a. Pasta lempung diambil ± 8 gr dan digulung perlahan dengan telapak tangan di

atas plat kaca membentuk silinder (d= 3 mm) hingga timbul retak. Proses ini

dilakukan minimal 3 buah untuk mendapatkan rerata yang lebih akurat.

b. Jika belum mencapai diameter 3 mm sudah retak maka harus diulang dengan

menambahkan air. Jika sudah mencapai diameter 3 mm belum retak maka

diaduk-aduk dengan cawan hingga airnya berkurang.

c. Ditentukan kadar airnya sesuai sub-bab 3.3.3.3 sebagai batas plastis.

d. Langkah a-c diterapkan untuk kedua jenis lempung dari Daerah Pagedangan

Kec. Turen Kab. Malang dan Daerah Getaan Kec. Pagelaran kab. Malang

3.3.3.3 Penentuan Kadar Air.

a. Cawan yang telah

tutupnya.

b. Sampel yang telah ditentukan kadar

c. Cawan beserta isinya ditutup kemudian ditimbang.

d. Cawan beserta isinya tanpa tutup dikeringkan dalam oven sampai berat

konstan.

e. Cawan dan isinya ditutup lalu didinginkan dalam desikator hingga berat

konstan.

f. Setelah dingin ditimbang dan beratnya dicatat

dimana : w1 = berat cawan dan tutup + sampel basah (g).

w2 = berat cawan dan tutup + sampel kering (g).

w3 = Berat cawan kosong dan tutup (g)

3.3.3.4 Penentuan Indeks Plastisitas.

Indeks plastisitas sama dengan nilai kadar air pada batas cair dikurangi

kadar air pada batas plastis :

PI = LL- PL…………………………………………………………(

3.3.4. Karakterisasi dengan XRD

Karakterisasi dengan XRD dilakukan terhadap sampel lempung yang

memiliki indeks plastisitas te

Kadar Air.

Cawan yang telah dibersihkan dan dikeringkan lalu ditimbang, begitu pula

Sampel yang telah ditentukan kadar airnya ditempatkan dalam cawan.

Cawan beserta isinya ditutup kemudian ditimbang.

Cawan beserta isinya tanpa tutup dikeringkan dalam oven sampai berat

Cawan dan isinya ditutup lalu didinginkan dalam desikator hingga berat

itimbang dan beratnya dicatat

………………………………….(3.1)

w1 = berat cawan dan tutup + sampel basah (g).

w2 = berat cawan dan tutup + sampel kering (g).

w3 = Berat cawan kosong dan tutup (g)

Indeks Plastisitas.

plastisitas sama dengan nilai kadar air pada batas cair dikurangi

kadar air pada batas plastis :

…………………………………………………………(

Karakterisasi dengan XRD


memiliki indeks plastisitas terbesar. Mula mula cuplikan ditempatkan pada

ditimbang, begitu pula

airnya ditempatkan dalam cawan.

Cawan beserta isinya tanpa tutup dikeringkan dalam oven sampai berat

Cawan dan isinya ditutup lalu didinginkan dalam desikator hingga berat

………………………………….(3.1)

plastisitas sama dengan nilai kadar air pada batas cair dikurangi

…………………………………………………………(3.2)


rbesar. Mula mula cuplikan ditempatkan pada

preparat. Preparat kemudian ditempatkan pada sample holder dan disinari dengan

sinar-X.

3.3.5. Karakterisasi dengan XRF

Dalam karakterisasi ini digunakan sistem spektroskopi sinar pendar (XRF)

dengan menggunakan detektor SiLi yang didinginkan dalam nitrogen cair untuk

mengukur sinar pendar yang dihasilkan dari interaksi antara sampel yang

dieksitasi oleh sumber Am-241, Fe-55 dan Cd-109. Setelah dikalibrasi energi

sistemnya dengan sumber standard seperti : Titan, Besi dan Molidenum yang

mempunyai kemurnian 99.99%. sampel diletakkan diatas sumber pengeksitasi

kemudian muncul spektrum radiasi sinar X karakteristik dari sampel tersebut.

Metode ini merupakan sistem analisis non destruktif yang sangat praktis dan

cepat.

3.3.6. Karakterisasi dengan SEM

Karakterisas dengan SEM dengan cara melakukan pelapisan/pewarnaan

pada sampel, bertujuan untuk memperbesar kontras antara preparat yang akan

diamati dengan lingkungan sekitarnya. Pelapisan/pewarnaan dapat menggunakan

unsur-unsur yang bersifat konduktor misakan logam mulia seperti emas dan

platina. Sampel yang telah dilapisi kemudian dimasukkan dalam instrument SEM

untuk dilakukan scanning elektron.

3.4 Analisis Data

3.4.1 Analisis Morfologi Permukaan.

Analisis morfologi permukaan secara sederhana dilakukan dengan

Scanning electron microscop atau SEM, kedua sampel lempung dari dua Daerah

yang berbeda yaitu Daerah Pagedangan dan Daerah Getaan di lakukan

karakterisasi untuk mengetahui morfologi permukaan lempung.

3.4.2 Analisis Komposisi Kimia dan Fisika Lempung

Analisis komposisi kimia dan fisika dilakukan dengan XRD dan XRF.

Analisis dengan XRD dengan cara membandingkan data XRD kedua sampel

lempung dari Daerah Pagedangan dan Daerah Getaan dengan data XRD standari

dari JCPDS. Analisis ini digunakan untuk mengkarakterisas jenis mineral yang

ada pada sampel dan juga pengotor yang ada dalam sampel lempung.

Analisis dengan menggunakan XRF dengan cara membaca spectrum

radiasi sinar x yang dihasilkan. Analisis ini digunakan untuk mengkarakterisasi

jenis dan kandangan bahan radioaktif yang terdapat pada sampel lempung

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Benefisiasi Lempung

Langkah awal dalam penelitian ini adalah proses benefisiasi yaitu proses

fisika yang bertujuan untuk memperoleh fase lempung dari tanah. Sampel tanah

yang di dapat dari daerah Pagedangan dan Getaan tentunya bukanlah sampel

lempung murni namun masih terdapat beberapa pengotor atau partikel-partikel

lain yang tercampur di dalam tanah. Ukuran partikel tanah sangat beragam,

ukuran partikel ini menjadi tolak ukur dalam penyebutan pengklasifikasian jenis

tanah, berdasarkan ukurannya tanah diklasifikasikan menjadi beberapa kelompok,

yaitu :

1. Kerikil (gravel), yaitu kepingan batuan yang kadang juga partikel mineral

quartz dan feldspar.

2. Pasir (sand), sebagai besar mineral quartz dan feldspar.

3. Lanau (silt), sebagain besar fraksi mikroskopis (yang berukuran sangat

kecil) dari tanah yang terdiri dari butiran-butiran quartz yang sangat halus

dan dari pecahan- pecahan mika.

4. Lempung (clay), yaitu sebagaian besar terdiri dari partikel mikroskopis

(berukuran sangat kecil) dan sub mikroskopis (tak dapat dilihat, hanya

dengan mikroskop)

Rentang ukuran tanah berdasarkan pengklasifikasian diatas dapat dilihat pada

Tabel 4.1

55

Tabel 4.1 Pengklasifikasian tanah berdasarkan ukuran Lempung Lanau Pasir Kerikil

Halus medium kasar halus medium kasar halus medium kasar 0,002 0,006 0,02 0,06 0,2 0,6 2 6 20 60

Lempung merupakan tanah yang memiliki ukuran lebih kecil dari 0,002 mm atau

2 micron yang memiliki mineral tertentu dan memiliki sifat plastis bila dicampur

dengan air.

Proses benefisiasi diawali dengan mengeringkan sampel lempung yang di

dapat dari daerah Pagedangan dan daerah Getaan, sampel diletakkan pada wadah

yang berlainan kemudian dihaluskan hingga diperoleh lempung kering dan halus.

Sampel yang sudah halus kemudian dilarutkan dalam air hingga seluruh lempung

tersuspensi secara homogen dengan air dan dibiarkan beberapa hari hingga terjadi

pengendapan. Proses benefisiasi merupakan proses pemisahan larutan suspensi

berdasarkan berat jenis, partikel yang memiliki berat jenis tinggi akan mudah

mengendap dibandingkan dengan partikel dengan yang memiliki berat jenis lebih

rendah. Peck, et.al (1973) menyatakan bahwa pasir mengendap dalam waktu 30-

60 detik, material berukuran lanau mengendap dalam waktu 15-60 menit,

sedangkan yang berukuran lempung tetap dalam larutan paling tidak selama

beberapa jam sampai beberapa hari.

Hasil dari proses benefisiasi ini adalah terjadi pemisahan partikel menjadi

3 bagian, fase paling atas merupakan senyawa organik dan garam-garam terlarut

dalam air terlihat lebih bening, fase tengah merupakan lempung yeng terlihat

hitam ke kuning- kuningan sedangkan fase paling bawah merupakan pasir dan

pengotor- pengotor lempung lainya. Proses pemisahanya sangat sederhana, fase

paling atas dibuang dengan menggunakan selang kecil yang dialirkan ke

pembuangan, proses ini sangat mudah karena perbedaan fisik antara fase atas dan

fase tengah sangatlah besar, sehingga mudah dilihat perbedaanya oleh

penglihatan. Selanjutnya pemisahan fase kedua dan fase ketiga, pada pemisahan

ini tergolong rumit, hal ini dikarenakan jenis fisik dari kedua fisik hampir sama

yang membedakan adalah ukuran dan warna, pada fase kedua yang merupakan

fase lempung memiliki ukuran lebih kecil sehingga terasa lebih halus dipegang

tangan dan berwarna agak kecolkatan. Pemisahan di lakukan dengan mengambil

fase kedua menggunakan sendok makan.

Fase lempung yang didapat kemudian di keringkan dibawah sinar matahari

hingga keras dan kemudian ditumbuk hingga halus. Untuk mendapatkan fase

lempung yang murni proses benefisiasi ini dilakukan 2 kali sehingga didapatkan

lempung kering dan halus. Proses benefisiasi diatas diterapkan untuk kedua

lempung asal daerah pagedangan dan daerah Getaan secara terpisah.

4.2 Karakterisasi Lempung

4.2.1 Plastisitas

Plastisitas merupakan kemampuan lempung dalam menyesuaikan

perubahan bentuk dan volume tanpa terjadi retakan yang sebabkan oleh

penyerapan air disekeliling permukaan partikel lempung. Hal ini sangat penting

dalam proses pembuatan keramik karena dalam pembuatan keramik dibutuhkan

lempung yang memiliki daya tahan akibat perubahan bentuk dan volume sehingga

hasil keramik akan lebih bagus dan berkualitas.

Indeks plastisitas menjadi acuan awal dalam penentuan apakah lempung

yang berasal dari daerah tertentu dapat atau tidak dapat digunakan sebagai bahan

dasar dalam pembuatan keramik. Hal ini dikarenakan setiap daerah memiliki

kandungan platisitas yang berbeda- beda, bergantung pada interaksi antara

partikel- partikel mineral lempung. Bila kandungan air berkurang maka kekebalan

lapisan kation akan berkurang pula yang mengakibatkan bertambahnya gaya-gaya

tarik antara partikel- partikel sehingga menyebabkan lempung retak. Untuk

lempung yang berada dalam kondisi plastis, besarnya gaya- gaya antar partikel

harus sedemikian rupa sehingga partikel- partikel tidak mengalami pergeseran

satu dengan lainya yang tahan oleh kohesi dari masing- masing partikel.

Perubahan kadar air disamping menyebabkan perubahan volume tanah juga

mempengaruhi kekuatan tanah yang berbeda- beda pada setiap kondisi tanahnya.

Pada kondisi cair, tanah memiliki kekuatan yang sangat rendah dan terjadi

deformasi yang sangat besar. Sebaliknya, kekuatan tanah menjadi besar dan

mengalami deformasi yang sangat kecil dalam kondisi padat

Tidak semua lempung yang bersifat plastis dapat digunakan sebagai bahan

pembuatan keramik, menurut Wahyudi, dkk, (1998) indeks plastisitas lempung

yang memenuhi kriteria sebagai bahan pembuatan keramik berada pada rentang

20-30 dengan batas plastis 15-25 dalam pengklasifikasian indeks platisitas

menurut Burmater (1949) rentang indeks plastisitas 20-30 tergolong lempung

yang memiliki indeks plastisitas tinggi.

4.2.1.1 Penentuan Batas Plastis

Batas Plastis adalah kadar air minimum dimana suatu tanah masih dalam

keadaan plastis. Untuk menentukan batas plastis ini, mula- mula sampel diambil 8

gr kemudian sampel digulung membentuk silinder dengan diameter 18 inchi atau

3,2 mm. batas plastis ditandai dengan munculnya retakan saat gulungan lempung

mencapai diameter 3,2 mm. Retakan yang muncul pada lempung disebabkan

karena pada saat itu lempung mengalami transisi dari padat ke plastis. Penentuan

batas plastis dilakukan 3 kali untuk tiap-tiap sampel lempung Pagedangan dan

sampel lempung Getaan, Tabel 4.2 menampilkan data kadar air saat lempung

mencapai batas plastis.

Tabel 4.2 Kadar air sampel saat mencapai batas plastis Ulangan Sampel

Lempung Kadar air

Pagedangan Getaan 1 15,57 31,33 2 16,45 35,21 3 19,13 32,82

Rerata 17,05 33.13

4.2.1.2 Penentuan Batas Cair

Batas cair adalah kadar air tanah pada batas antara keadaan cair dan

keadaan plastis. Penentuanya dengan mengunakan mangkok kuningan

(Casagrade). Sampel lempung diaduk rata dengan air dalam mangkok, kemudian

pada bagian tengah dialur dengan coret sehingga menjadi 2 bagian dengan alur

selebar 2mm, kemudian engkol di putar maka mangkok akan terangkat 1 cm dan

jatuh bebas pada landasan. Pemutaran dilakukan beberapa kali hingga bagian

tanah dalam mangkok tertaut setelah lempung tertaut, dicatat jumlah pukulan dan

dihitung kadar airnya. Secara teoritis, batas cair lempung terjadi pada saat

pukulan ke-25 namun ternyata hal ini tidak mudah, sehingga diperlukan suatu

grafik hubungan antara jumlah pukulan dengan kadar air, interpolasi pada

pukulan ke 25 merupakan perpotongan pada garis vertical N= 25 kemudian

ditarik garis horizontal akan didapatkan nilai kadar air pada pukulan ke-25.

Batas cair untuk sampel lempung daerah Pagedangan ditunjukkan pada

Tabel 4.3

Tabel 4.3 Batas cair sampel Pagedangan

Jumlah Pukulan Kadar Air 17 54.01 21 48.89 26 40.26 30 37.23

Sedangkan diagram hubungan antara jumlah pukulan dan kadar air ditunjukkan

pada Gambar 4.1.

Pada Gambar 4.1 telihat bahwa interpolasi pada pukulan ke-25 di dapatkan

nilai kadar air 46,60 % sehingga ditetapkan batas cair sampel lempung

pagedangan sebesar 46, 60.

Gambar 4.1 Grafik hubungan antara kadar air dan jumlah pukulan

pada penentuan batas cair lempung pagedangan

Batas cair untuk sampel lempung daerah Getaan lebih tinggi dari pada

lempung daerah Pagedangan ditunjukkan pada Tabel 4.4

Tabel 4.4 Batas cair sampel lempung Getaan

Jumlah Pukulan Kadar Air 15 70.05 18 68.02 20 64.02 23 62.00 25 60.35

Sedangkan diagram hubungan antara jumlah pukulan dan kadar air ditunjukkan

pada Gambar 4.2

Gambar 4.2. Grafik Hubungan antara kadar air da jumlah

pukulan pada penentuan batas cari lempung Getaan Pada Gambar 4.2 terlihat bahwa interpolasi pada pukulan ke-25 didapatkan nilai

kadar air 60,35 % sehingga ditetapkan batas cari sampel lempung pagedangan

sebesar 60,35

4.2.1.3 Penentuan Indeks Plastisitas

Indeks plastisitas didapat berdasarkan selisih antara batas cair dikurangi

dengan batas plastis. Data plastisitas yang di dapat dari hasil karakterisasi

lempung daerah Getaan adalah batas cair 60,35 dan batas plastis sebesar 33,13,

sehingga indeks plastisitasnya sebesar 27,22. Berdasarkan penggolongan

plastisitas menurut Atterberg, lempung asal desa Getaan bersifat plastis namun

lempung daerah getaan tidak memiliki potensi untuk digunakan sebagai bahan

baku pembuatan keramik, hal ini disebabkan karena tingginya batas plastis

lempung. Semakin tinggi batas plastis yang diperoleh maka semakin besar air

yang dikandung (pada saat lempung mencapai batas plastis) sehingga

menyebabkan kekuatan lempung lemah dan mudah terjadi reformasi. Dalam

realita sosial, penduduk daerah Getaan memang tidak memanfaatkan lempung

sebagai bahan pembuatan keramik bermutu tinggi namun lebih banyak

dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan keramik sederhana yaitu genteng dan batu

bata yang dalam pembuatanya tidak membutuhkan sifat plastisitas yang baik.

Hasil karakterisasi plastisitas lempung daerah Pagedangan menunjukkan

bahwa lempung daerah ini sangat berpotensi dijadikan sebagai bahan dasar

pembuatan keramik bermutu tinggi. Batas cair sebesar 46,60 dan batas plastis

sebesar 17,05, sehingga indeks plastisitas sebesar 29,55.

Dari data batas plastis dan indeks plastisitas yang diperoleh

memungkinkan untuk memanfaatkan lempung daerah Pagedangan untuk

dijadikan bahan baku pembuatan keramik, namun dalam realita sosial, potensi ini

belum tersentuh oleh penduduk daerah Pagedangan.

4.2.2 Karakterisasi dengan SEM (Scanning Electron Microscopy)

Karakterisasi lempung dengan menggunakan SEM (scanning electron

microscopy) digunakan untuk mengetahui morfologi permukaan lempung.

Lempung asal desa Getaan dalam keadaan basah berwarna coklat kehitaman,

sedangkan pada pengamatan dengan SEM berwarna hitam disertai partikel

berbentuk Kristal berwarna putih (Gambar 4.3).

Gambar 4.3 Pengamatan Lempung Daerah Getaan dengan SEM

(Perbesaran 15.000 x) Hasil micrograph dengan scanning electron microscopy (SEM) pada

sampel lempung asal desa Getaan dengan perbesaran 15.000 x diperlihatkan pada

Gambar 4.2. Hasil identifikasi dengan SEM menunjukkan bahwa partikel

lempung berupa lempengan kristal dengan ukuran yang tergolong kecil, yakni 1

µm – 6 µm.

Gambar 4.4 Foto SEM dari Lempung

Sedangkan lempung daerah Pegedangan dalam keadaan basah berwarna

coklat kemerahan dalam pengamatan dengan SEM dapat dilihat pada Gambar 4.5

Hasil micrograph dengan scanning electron microscopy (SEM) pada

sampel lempung asal desa Pagedangan dengan perbesaran 15.007 x diperlihatkan

pada Gambar 4.6. Hasil identifikasi dengan SEM menunjukkan bahwa partikel

lempung berupa lempengan kristal dengan ukuran yang tergolong kecil, yakni

952,3 nm – 3 µm.

Gambar 4.6 Hasil SEM Lempung Pagedangan Perbesaran 15.007 X

Gambar 4.5 Pengamatan Lempung Daerah Pagedangan dengan SEM (Perbesaran 15.000 x)

Menurut Abdulloh (2004), ukuran partikel lempung berpengaruh pada

plastisitas lempung, dimana semakin kecil partikel maka semakin besar indeks

plastisitas yang dihasilkan, sehingga lempung daerah Pagedangan memiliki PI

yang lebih besar. Hal ini disebabkan karena semakin halus partikel lempung maka

permukaan efektifnya lebih lebar dan akan membutuhkan volume air yang lebih

besar. Distribusi pori yang longgar juga meningkatkan keplastisan lempung,

karena molekul air semakin banyak yang terjerap dalam ruang kosong tersebut.

4.2.3 Karakterisasi dengan XRD (X-Ray Difraction)

Analisis XRD pada penelitian ini digunakan untuk mengkarakterisasi jenis

mineral yang ada pada sampel lempung pagedangan dan sampel lempung Gataan.

Prinsip kerja X-RD adalah sebagai berikut, pembangkit sinar-x menghasilkan

radiasi ektromagnetik, yang setelah dikendalikan oleh celah penyimpang S1

selanjutnya jatuh pada cuplikan. Sinar yang dihamburkan oleh cuplikan

dipusatkan pada celah penerima S2 dan jatuh pada detektor yang sekaligus

mengubahnya menjadi bentuk cahaya tampak (foton).

Komposisi kimia dari lempung dapat teramati pada difraktogram (Gambar

4.3) dari hasil karakterisasi dengan XRD. Komposisi kimia lempung asal desa

Getaan adalah SiO2 (cristobalite) dan (Ca,Na)(Si,Al)4O8 (anorthite, sodian,

disordered).

Gambar 4.7 Difraktogram Sampel lempung Getaan

Dari hasil analisis didapatkan komposisi kimia lempung asal daerah

Pagedangan adalah kaolinite (Al2Si2O5(OH)4) dan (Ca,Na)(Si,Al)4O8 (anothite,

sodian, disordered).

Kaolinite terbentuk dari perubahan hidrotermal dari mineral–mineral

aluminosilikat. Batuan granit merupakan sumber terbesar penghasil kaolinite.

Sifat dari kaolinite adalah tidak dapat mengadsorpi air, kaolinite tidak dapat

mengembang pada saat kontak dengan air. Sehingga lempung Pagedangan

berpotensi dijadikan bahan baku pembuatan keramik bermutu tinggi

Gambar 4.8 Difaktogram sampel lempung Pagedangan

4.2.4 Karakterisasi dengan XRF

Pada dasarnya analisis dengan X-Ray Fluorescent digunakan untuk

mengkarakterisasi komponen- komponen yang menyusun atau berada dalam

sampel lempung baik lempung daerah Pagedangan atau lempung daerah Getaan.

Metode yang digunakan X-Ray Fluorescent ini adalah pencacahan sinar x yang

dipancarkan oleh suatu unsur akibat pengisian kembali kekosongan elektron pada

orbital yang lebih dekat dengan inti (karena terjadinya eksitasi elektron) oleh

elektron yang terletak pada orbital yang lebih luar. Ketika sinar x yang berasal

dari radioisotop sumber eksitasi menabrak elektron dan akan mengeluarkan

elektron kulit dalam, maka akan terjadi kekosongan pada kulit itu. Elektron dari

kulit yang lebih tinggi akan mengisi kekosongan itu. Perbedaan energi dari dua

kulit itu akan tampil sebagai sinar X yang dipancarkan oleh atom. Spektrum sinar

x selama proses tersebut menunjukan peak/puncak yang karakteristik, dimana

setiap unsur akan menunjukkan peak yang merupakan landasan dari uji kualitatif

untuk unsur-unsur yang ada dalam contoh lempung/clay. Pada Gambar 4.4 dan

Gambar 4.5 ditunjukkan hasil spectra dari sampel lempung pagedangan dan

sampel lempung Getaan.

Berdasarkan hasil karakterisasi dengan XRF menunjukkan bahwa pada

sampel lempung daerah Getaan unsur Si mendominasi sebesar 40,00 % kemudian

Fe (33,28 %), Al (14,00%), Ca (8,88%) Ti (1,84%). Pada sampel lempung daerah

Pagedangan, Si juga menjadi unsure yang mendominasi yaitu sebesar 36,0 %

kemudian Al (14%), Ca (10,8%), Ti (1,99%) dan K (0,84%).

Tabel 4.5 Komposisi Unsur-unsur dalam Lempung Hasil XRF

Unsur Lempung Getaan Unsur Lempung Pagedangan Si 40,00 % Si 36,0 % Fe 33,28 % Al 14% Al 14,00 % Ca 10,8% Ca 8,88 % Ti 1,99% Ti 1,84 % K 0,84%

Adanya mineral silika (Si) yang menjadi unsur mayor dalam lempung

pagedangan dan lempung Getaan, menyebabkan semakin banyak lapisan air yang

mengelilingi butiran silika. Dalam hal ini silika bertindak sebagai partikel koloid

seperti bunga karang yang dapat melicinkan butiran non plastis untuk menambah

sifat mudah dibentuk (Prasetyo, 2004), sehingga keplastisan lempung asal Getaan

lebih besar dari pada lempung daerah Pagedangan.

4.3 Integrasi Penciptaan Manusia dengan Komponen Lempung

Dalam Al-Qur’an surat Ar Rahman ayat 14

šYn=y{ z≈ |¡ΣM}$# ÏΒ 9≅≈|Á ù=|¹ Í‘$ ¤‚x ø9 $% x. ∩⊇⊆∪ “Dia menciptakan manusia dari tanah kering seperti tembikar” (Q.S. Ar-Rahman: 14)

Pada ayat diatas ada 2 perumpamaan dalam pembentukan manusia yaitu

“Shalshaalin” dan “Kalfakhkhaar”. Secara kimiawi tanah kering adalah zat

pembakar: Oxygenium : O2 (Dry ringin clay)= Shalshaalin. Sedangkan tembikar

adalah zat arang: Carbonium: C (Earthenware)= Kalfakhkhaar

Pada ayat lain yakni Al-Qur’an surat Al- Hijr ayat 28, Allah berfirman:

øŒ Î)uρ tΑ$ s% y7 •/u‘ Ïπs3Í× ‾≈ n=yϑù=Ï9 ’ ÎoΤÎ) 7, Î=≈ yz # \�t±o0 ÏiΒ 9≅≈|Á ù=|¹ ô ÏiΒ :* yϑym 5βθ ãΖó¡ ¨Β ∩⊄∇∪

“Dan (ingatlah), ketika Tuhanmu berfirman kepada para malaikat: "Sesungguhnya Aku akan menciptakan seorang manusia dari tanah liat kering (yang berasal) dari lumpur hitam yang diberi bentuk , ( Q.S. Al Hijr : 28)

Adapun yang dikehendaki dengan Tanah liat kering dari lumpur hitam

adalah zat lemas : Nitrogenium : Ni ( Wrought from black mud )= Min

hamaimmasnuun

Pada surat As-Sajdah ayat 7 Allah juga menyebutkan bahwa manusia

tercipta dari tanah :

ü“Ï% ©!$# z|¡ ôm r& ¨≅ ä. > óx« … çµ s)n=yz ( r&y‰t/uρ t, ù=yz Ç≈|¡ΣM}$# ÏΒ &ÏÛ ∩∠∪ Yang membuat segala sesuatu yang dia ciptakan sebaik-baiknya dan yang memulai penciptaan manusia dari tanah. (Q.S. As-Sajdah : 7)

Namun yang dikehandaki dengan Tanah pada ayat diatas adalah atom zat air :

Hydrogenium : H2 ( Clay )= Thiin

Demikian juga pada surat Al-Saffat ayat 11

öΝÍκÉJø tF ó™$$ sù ôΜèδ r& ‘‰x© r& $ ¸)ù=yz Π r& ô ¨Β !$ uΖø)n=yz 4 $ ‾ΡÎ) Νßγ≈ oΨø)n=s{ ÏiΒ & ÏÛ ¥>Î—āω ∩⊇⊇∪ Maka tanyakanlah kepada mereka (musyrik Mekah): "Apakah mereka yang lebih kukuh kejadiannya ataukah apa[1273] yang Telah kami ciptakan itu?" Sesungguhnya kami Telah menciptakan mereka dari tanah liat. (Q.S. Al-Saffat : 11)

Yang dimaksud Tanah liat diatas adalah Zat besi: Ferrum : Fe ( Cohesive clay )=

thiinillazib. Sedangkan dalam Alqur’an surat Ali- Imron ayat 39

y7 Ï9≡ sŒ çνθ è=÷GtΡ š�ø‹n=tã zÏΒ ÏM≈tƒ Fψ$# Ì� ø.Ïe%!$#uρ ÉΟ‹Å3ys ø9 $# ∩∈∇∪

Demikianlah (kisah 'Isa), kami membacakannya kepada kamu sebagian dari bukti-bukti (kerasulannya) dan (membacakan) Al Quran yang penuh hikmah. (Q.S Ali- Imron : 39)

yang dikehendaki dengan tanah adalah Zat an-organic =Unsur-unsur asli dalam

tanah ( Dust )=minturaab C + O2 + Ni + H2 + Fe + K + Si + Mn

Dari beberapa ayat diatas dijelaskan bahwa Pengertian Thin (lempung)

menunjuk pada lapisan tanah (Thurab) yang telah bercampur dengan air (Maa’),

hal ini diperkuat dengan adanya unsur kepekatan pada Thin itu sendiri. Dari

adanya Thin inilah maka dimulainya penciptaan manusia. Lebih spesifik lagi

Allah menyebutkan bahwa hanya beberapa komponen unsur saja/ saripati

(Sulalat) yang berperan penting dalam penciptaan tersebut. Penyelidikan sains

menyebutkan unsur-unsur tersebut diantaranya adalah C + O2 + Ni + H2 + Fe + K

+ Si + Mn

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian yang telah didapat, maka dapat disimpulkan

bahwa :

a. Lempung daerah Pagedangan memiliki nilai batas plastis 33,13 batas cair

60,33 dan indeks plastisitas 27,22. Sedangkan lempung daerah Getaan

memliki nilai batas plastis 17,05 batas cair 46,60 dan indeks plastisitas 29,55.

b. Karakterisasi SEM menunjukkan bahwa lempung Getaan berwarna hitam

disertai partikel- partikel berbentuk kristas berwarna putih sedangkan lempung

Pagedangan terlihat berwarna hitam kekuningan disertai partikel- partikel

berbentuk Kristal berwarna putih. Karakterisasi XRD menunjukkan bahwa

lempung daerah Getaan mengandung mineral SiO2 (cristobalite) dan

(Ca,Na)(Si,Al)4O8 (anorthite, sodian, disordered) sedangkan daerah

Pagedangan mengandung mineral kaolinite (Al2Si2O5(OH)4) dan

(Ca,Na)(Si,Al)4O8 (anothite, sodian, disordered). karakterisasi dengan XRF

menunjukkan bahwa lempung daerah Getaan didominasi unsur Si sebesar

40,00 % kemudian Fe (33,28 %), Al (14,00%), Ca (8,88%) Ti (1,84%). Pada

lempung daerah Pagedangan, Si juga menjadi unsur yang mendominasi yaitu

sebesar 36,0 % kemudian Al (14%), Ca (10,8%), Ti (1,99%) dan K (0,84%).

72

5.2 Saran

Saran yang dapat diberikan dalam penelitian ini adalah :

a. Perlu adanya karakterisasi lempung daerah lain sehingga dapat menambah

pasokan bahan baku pembuatan keramik.

b. Perlu adanya penelitian lebih lanjut terhadap pengaplikasian lempung dari

daerah Getaan dan daerah Pagedangan dalam pembuatan keramik.

DAFTAR PUSTAKA Abdulloh. 2004. Evaluasi Teknik Uji Geser dan Uji Tekan dalam Kajian

Pengaruh Kadar Air dan Penambahan Zat Limbun terhadap karakteristik Plastisitas lempung asal Dsn. Pandisari Ds. Sawoo Kec. Kutorejo Kab. Mojokerto, Thesis tidak diterbitkan. Bandung: Departemen Kimia Fakultas MIPA ITB.

Aji, Setyo.B dan Anjar. 2009. The Role Of a Coal Gasification Fly Ash as Clay

Addive in Building Ceramic. Journal of the European Ceramic Sosiety 26 (2006) 3783-3787.

Al-Jazairi dan Al-Jabir, B. A. 2009.Tafsir Al-Qur’an Al AIsyar (jilid 7)

Penerjemah Amaliy, F dan Suwanto,E. Jakarta : Darus Sunnah. Anonymousa. 2010. X-Ray Crystallography. http://en.wikipedia.org/wiki/X-

ray_Diffraction.htm. Diakses tanggal 10 Februari 2010. Anonymousb. 2010. X-ray Fluorescence. http://en.wikipedia.org/wiki/X-

ray_fluorescence.htm. Diakses tanggal 10 Februari 2010. Anonymousc. 2009. Proses Pembentukan Tanah Liat Secara Alami.

http://axzx.blogspot.com/2008/12/proses-pembentukan-tanah-liat-secara.html. diakses tanggal 4 november 2009.

Anonymousd. 2010. Lempung Kita yang Terlupakan.

http://ppsdms.org/article/Lempung Kita yang Terlupakan PPSDMS - Creates Future Leaders.htm. Diakses tanggal 10 Februari 2010.

Aziz dan Gunawan, O. 2005. Homogenisasi Ukuran Partikel Bentonit Sebagai

Bahan Baku Keramik Dengan Menggunakan Hidrosiklon. Jurnal bahan galian industry, volume 1 nomer 3, Desember 2005.

Barroroh, H. 2007. Debu, Semesta Rahmat: Interaksi Fisikokimia Debu Dan Air

Liur Anjing. Malang: UIN_Malang Press. Direktorat Jenderal Industri Agro dan Kimia, 2009. Roadmap Industry Keramik.

Jakarta: Departemen Perindustrian. Ginting, I, Gugun dan Yayan . 2005. Pembuatan Perangkat Lunak Analisis

Kualitatif Difraksi Sinar X Dengan Metode Hanawalt. Prosiding seminar Nasional Sains dan Teknik Nuklir P3TkN-BATAN,14-15 Juni 2005.

Grim, R. E. 1962. ”Applied Clay Minerology”. McGraw Hill Book Company. New

York.. Hal. 1 – 51.

74

Hadi, W. 2005. Ceramic Filter For Purifying Saline Water And Concentrating

Heavy Metals In The Electroplating Wastewater For Material Reuse. Kurniasari, H.D. 2008. Solidifikasi Limbah Alumina dan Sand Blasting PT.

Pertamina UP IV Cilacap Sebagai Campuran Bahan Pembuatan Keramik. Tugas Akhir jurusan teknik lingkunagn fakultas teknik sipil dan perencanaan. Yogjakarta: Universitas islam Indonesia.

Mahida, U. N. 1984. Pencemaran Air dan Pemanfaatan Limbah Industri. Jakarta :

CV Rajawali, hal.l 4 – 6. Muntohar, A. S. 2007. Pengantar Rekayasa Geoteknik.

http://Muntohar.files.wordpress.com/2007/04/sample-bab3.pdf. Diakses tanggal 27 Februari 2010.

Nagendrapa, G.“Organic Syntesis using Clay Catalyst”. J. Resonance. 2002. Hal 64

– 77.

Nelson, S. A. “Clay Minerals”. Tulane University. 2001. Nurahmi, E. 2001. Uji Stabilitas Struktur Bentonit Terhadap Perlakuan Asam

Sulfat dan Pemanasan. Skripsi. Yogyakarta : FMIPA UGM, hal. 1 – 2. Prasetyo, A. 2004. Kajian Mekanika dalam Penentuan plastisitas lempung secara

uji geser dan tekan-tidak-terkungkung. Thesis tidak diterbitkan. Bandung: Departemen Kimia ITB.

Sirappa dan sastiono, A. 2002. Analisis Mineral Lempung Tanah Regosol Lombok

dengan Menggunakan SInar X dalam kaitanya dengan penentuan sifat dan cara pengelolaan tanah. Jurnal Ilmu tanah dan Lingkungan Vol.3 (2) pp 1-6.

Sumantry, T. 2010. Aplikasi Xrf Untuk Identifikasi Lempung Pada Kegiatan

Penyimpanan Lestari Limbah Radioaktif. Prosiding Seminar Nasional Teknologi Pengelolaan Limbah VII Pusat Teknologi Limbah Radioaktif-BATAN ISSN 1410-6086 Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi-RISTEK

Usman, T. 2008. Pengaruh Stabilisasi Tanah Berbutir Halus yang Distabilisasi

Mengunakan Abu Merapi Pada Batas Konsistensi dan CBR Rendaman. Tugas Akhir. Yogjakarta: Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Sipil dan perencanaan Universitas Islam Indonesia.

Vaccari, A. 1999. “Clays and Catalystis: A Promising Future”. J. Applied Clay

Sciences.. Vol. 14. Hal. 161 – 198.

Wahyudi, Asman dan Rusdy, A.Y.1998. Laporan Praktikum Bahan Baku

Keramik. Badan penelitian dan pengembangan industry; Balai besar Industri Keramik. Cimahi- Bandung: Teknik Kimia Keramik D III Universitas Jendral Ahmad Yani

03530021 moh tamam qodari

Documents