MK. KESUBURAN TANAH MK. KESUBURAN TANAH

MINERALOGI MINERALOGI TANAH TANAHOleh: Oleh: Prof.Dr.Ir.Soemarno,M.S. Prof.Dr.Ir.Soemarno,M.S.

Penyusun Tanah Mineral

Mineral Primer: Kuarsa Mineral Sekunder: Liat silikat

Udara: 20-30%

Mineral: 45%

Pori: 50%

Air: 20-30% Organik 5%

Padatan: 50%

MINERAL

Mineralogi: cabang ilmu geologi yg mempelajari kerak bumi dari Mineralogi: cabang ilmu geologi yg mempelajari kerak bumi dari sudut pandang MINERAL sudut pandang MINERAL MINERAL ==minera , ,yang artinya BIJIH MINERAL minera yang artinya BIJIH Mineral adalah komponen batuan yg mempunyai komposisi Mineral adalah komponen batuan yg mempunyai komposisi kimiawi tertentu dengan sifat-sifat fisik yg khas (warna, kekerasan, kimiawi tertentu dengan sifat-sifat fisik yg khas (warna, kekerasan, kilap, dll). Mineral ini merupakan produk alami dari proses kimiakilap, dll). Mineral ini merupakan produk alami dari proses kimiafisika di dalam kerak bumi. fisika di dalam kerak bumi.

AMORF dan KRISTALIN AMORF dan KRISTALIN Amorf: bahan padatan yg dicirikan oleh tidak adanya struktur yg tegas, mempunyai sifat Amorf: bahan padatan yg dicirikan oleh tidak adanya struktur yg tegas, mempunyai sifat fisik seragam pd semua arah (isotropik) fisik seragam pd semua arah (isotropik) Kristalin kristaloid: bahan padatan yg mempunyai struktur kristal tertentu, sifat-sifatnya Kristalin ==kristaloid: bahan padatan yg mempunyai struktur kristal tertentu, sifat-sifatnya ditentukan oleh (1) jumlah unit struktural (atom ion, atau molekul) yg diikat bersama oleh ditentukan oleh (1) jumlah unit struktural (atom , ,ion, atau molekul) yg diikat bersama oleh gaya elektrostatika dlm suatu pola tertentu, (2) perbandingan ukuran unit-unit gaya elektrostatika dlm suatu pola tertentu, (2) perbandingan ukuran unit-unit strukturalnya, dan (3) ikatan kimia antara atom-atom. strukturalnya, dan (3) ikatan kimia antara atom-atom. KOLOID : COLLA = perekat, lem adalah sistim dispersi yg heterogen terdiri atas fase terdispersi dan medium dispersi. Fase terdispersi merupakan partikel halus ( 1 - 100 mU) tersebar merata dlm medium dispersinya. Koloid ada dua macam, yaitu GEL (partikel terdispersi dominan) dan SOL (medium dispersinya dominan)

Divisi I Divisi II Divisi III Divisi IV Divisi V Divisi VI

: Unsur-unsur alami dan senyawa inter-metalik : Karbida, Nitrida, dan Fosfida : Sulfida, Garam Sulfon, dan senyawa turunannya : Halida (Fluorida; Klorida, Bromida, dan Iodida) : Oksida (Oksida sederhana, Hidroksida) : Garam oksigen (Iodat, Nitrat, Karbonat, Sulfat, Kromat, Molibdat, Fosfat, Arsenat, Borat, dan Silikat) : Tetrahedra SiO4 berdiri sendiri-sendiri : dua SiO4 berpolimerisasi : Tetrahedra SiO4 membentuk rantai siklis : Tetrahedra SiO4 membentuk lembaran kontinyu : Polimerisasi SiO4 membentuk struktur tiga dimensi : Tetrahedra SiO4 berpolimerisasi membentuk struktur tiga dimensi yang kompleks.

Klasifikasi Silikat: 1. Neso-Silikat 2. Soro-silikat 3. Siklo-silikat 4. Ino-silikat 5. Filo-silikat 6. Tekto-silikat

KELOMPOK OKSIDA

1. Dalam pembentukannya diperlukan oksigen dari udara 2. Ikatan ionik di antara unit-unit strukturalnya 3. Struktur kristal mengandung O (oksida) dan OH- (hidroksida) 4. Dlm struktur kristalnya, kation inti dikelilingi oleh anion oksigen dan hidroksil

HEMATIT : Fe2O3Komposisi kimia : mengandung 70% Fe, campurannya Ti dan Mg Struktur kristal : Agak kompleks Habit : Pipih, Rhombohedral Warna : Hitam besi hingga kelabu baja Kekerasan : 5.5 - 6.0; Rapuh Berat jenis : 5.0 - 5.2 Sifat diagnostik : Warna goresannya merah, sangat keras, tidak magnetik Genesis : Dibentuk dalam suasana oksidasi dlm endapan dan batuan

MAGNETIT : FeFe2O4Komposisi kimia Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik Genesis : FeO 70%, Fe2O3 69%, kadar Fe 72.4% : Kubik, simetrik, heksoktahedral : Oktahedral : Hitam besi : 5.5 - 6.0; Rapuh : 4.9 - 5.2 : Magnetik kuat, Warna goresannya hitam : Dibentuk dalam suasana reduksi dlm endapan bijih dan batuan

KELOMPOK OKSIDA

KUARSA: SiO4 1. Ada tiga polimorfiknya: Kuarsa, Tridimit, Kristobalit 2. Modifikasinya diberi awalan alfa, beta 3. Ion inti Si4+ dikelilingi oleh empat anion oksigen O= yg menempati titik sudut tetrahedron

KUARSA : SiO2Komposisi kimia Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik Genesis : Sesuai dg formulanya : Agak sederhana . : Heksagonal : Tidak berwarna, putih susu, kelabu : 7.0 : 2.5 - 2.8 : Bentuknya yg khas, keras, tdk mempunyai belahan :

Bentuk kristal Kuarsa

KELOMPOKHIDROKSIDA

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

BRUSIT : Mg(OH)2Komposisi kimia Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : MgO 69%; H2O 31%; campurannya Fe dan Mn : Berlapis : Tabuler tebal : Putih, kadangkala kehijauan : 2.5 : 2.3 - 2.4 : Mudah larut dlm HCl

HIDRARGILIT : Al(OH)3Komposisi kimia Sistem Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : Al2O3 65.4%, H2O 34.6% : Monoklin, Simetri prismatik : Berlapis, lembaran Al dijepit oleh dua lembaran hidroksil : Tabuler-heksagonal : Putih, sedikit kekelabuan : 2.5 - 3.5 : 2.43 : Belahan sgt baik, kilap kaca, ringan

KELOMPOK KARBONAT

KALSIT : CaCO3Komposisi kimia Struktur kristal Habit Agregat Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : CaO 56%; CO2 44%; campurannya Mg, Fe dan Mn sampai 8% : spt NaCl : Skalenohedral : Kalsit yg kompak disebut Marble, Sdg Batukapur bersifat kriptokristalin kompak : umuknya tdk berwarna, atau Putih susu : 3.0; Rapuh : 2.6 - 2.8 : Bereaksi dg keras bila diberi HCl

MAGNESIT : Mg(CO3 )Komposisi kimia Sistem Struktur kristal Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : MgO 47.6, CO2 52.4% : Trigonal, Simetri , ditrigonal skalenohedral : Analog dg kalsit : Umumnya rhombohedral : Putih dg becak kekuningan atau kekelabuan : 4.0 - 4.5 ; Rapuh : 2.9 - 3.1 : Larut asam bila dipanaskan, kondisi dingin tdk bereaksi dg HCl

DOLOMIT : CaMg(CO3)2Komposisi kimia Sistem Warna Berat jenis Sifat diagnostik : MgO 21.7%, CaO 30.4%, CO2 47.9% : Trigonal, Simetri rhombohedral : Putih kelabu Kekerasan : 3.5 - 4.0 ; Rapuh : 1.8 - 2.9 : Kondisi dingin lambat bereaksi dg HCl

KELOMPOK FOSFAT

VIVIANIT : Fe3(PO4)2 . 8H2OSistem : Monoklinik Habit : Kristal prismatik Warna : tidak berwarna Kekerasan : 1.5 - 2.0 Berat jenis : 2.68 Sifat diagnostik : Biasanya berubah menjadi biru atau hijau , belahan jelas, larut asam nitrat menghasilkan endapan fosfat yg kuning

APATIT : Ca5(PO4)3Cl,OH,FSistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Heksagonal : Kristal dlm batu kapur prismatik : Tidak jelas : 5.0 ; Rapuh : 3.1 - 3.2 : Hijau, hijau kebiruan, hijau kelabu, biru, violet : Bentuk kristalnya, warnanya , lareut dlm asam

TURQUOIS : CuAl6(PO4)4(OH)8. 4H2O Sistem : Triklinik Habit : Kristal jarang ditemukan, biasanya masif Warna : Putih kelabu Kekerasan : 5 - 6.0 Berat jenis : 2.6 - 2.8 Warna : Biru langit, Hijau kebiruan Sifat diagnostik : Warna biru yang khas

KELOMPOK FELDSPAR

SANIDIN= ORTOKLAS : KAlSi3O8Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Sifat diagnostik : Monoklinik : Kristal prismatik pndek, agak pipih atau memanjang : umumnya tidak berwarna : 6.0 : 2.56 : Kilap kaca

MIKROKLIN : KAlSi3O8Sistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Triklinik : Serupa dg Ortoklas : Sempurna, baik : 6.0 : 2.56 : Putih, cream, merah muda : Sifat optik

PLAGIOKLAS : (Ca,Na)(Al,Si) AlSi2O8Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Warna Sifat diagnostik : Triklinik : Kristal biasanya berbentuk batang : Putih atau kelabu : 6.0 : 2.62 - 2.76 : Putih atau kelabu : bentuk kembar

FILOSILIKAT

1. Ciri khusus: Adanya tetrahedron SiO4 dimana tiga atom oksigen pd titik sudutnya mengikat tetrahedra lainnya shg membentuk lembaran tetrahedra 2. Lembaran tetrahedra ini dapat bergabung dg lembaran oktahedra membentuk lapisan majemuk tetrahedra-oktahedra

KAOLINIT : Al4Si4O10(OH)8Sistem Habit Belahan Kekerasan Berat jenis Warna Kimiawi : Triklinik : Kristal pseudoheksagonal pipih : Sempurna : 2.0 : 2.6 : Putih, seringkali berbintik coklat atau kelabu : Komposisi sesuai formula, substitusi jarang terjadi. Polimorfiknya adalah Dikrit, Nakrit, dan Haloisit.

MONTMORILONIT : Al2Si4O10(OH)2. xH2OSistem : Monoklinik Habit : Kristal sukar dilihat Warna : Biasanya kelabu atau kelabu kehijauan Kekerasan : 2 - 2.5 Berat jenis : 2.0 - 2.7, menurun dengan kadar air Sifat diagnostik : Komposisinya selalu menyimpang dari formula ideal, sering terjadi substitusi atom dlm struktur kristal, misalnya Mg mengganti Al, Al mengganti Si. Substitusi ini mengakibatkan munculnya muatan negatif pd struktur.

FILOSILIKAT

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

KELOMPOK MIKA

MUSKIVIT : KAl2(AlSi3O10) (OH)2Sistem : Monoklinik Habit : Biasanya masanya berlapis Warna : Tidak berwarna atau pucat Kekerasan : 2.5 Goresan : Putih Komposisi kimia : Komposisinya beragam akibat substitusi atom. Sejumlah Na menggantikan K. Sebagian Al (koordinasi enam) digantikan oleh Mg dan Fe.

BIOTIT : K(Mg,Fe)3 (AlSi3O10)(OH)2Sistem : Monoklinik Habit : Kristalnya prisma pseudo-heksagonal, seringkali pipih berlapis Belahan : Sempurna Kekerasan : 2.5 Berat jenis : 2.8 - 3.4 Warna : Kuning pucat hingga coklat Komposisi kimia : Komposisinya beragam. Sebagian K diganti oleh Na, Ca, Rb, Cs. Mg dapat diganti oleh fero dan feri; sebagian OH dapat diganti oleh F

KHLORIT : (Mg, Fe,Al)6 (Al,Si)4O10 (OH)8Sistem Habit Warna Kekerasan Berat jenis Warna Komposisi kimia : Monoklinik : Kristal pseudo-heksagonal : Hijau khas : 2.5 : 2.6 - 3.3 : Hijau khas : Mg dan Fe dapat saling menggantikan

Alumino silikat Kaya Mg, Ca, Na, Fe Feldspar; Augit; Hornblende Muskovit; Mika; Biotit Kaya K Mikroklin; Ortoklas

Klorit-Mg

-Mg -K -Mg -K

Hidrous mika

Derajat Pelapukan Meningkat

VermikulitPengusiran basa lambat

+K

-K

Montmorilonit

Kaya Mg dlm zone pelapukan

Pengusiran basa cepat

Kaolinit

Pengusiran basa cepat Iklim panas basah (-Si)

Iklim panas basah (-Si)

Oksida Fe dan Al

Diagram ttg Kondisi umum pembentukan liat silikat dan oksida Fe & Al

TETRAHEDRA SILIKA

OKTAHEDRA ALUMINA

Si O

Al

OH

MINERALOGI LIAT

KAOLINIT

1. Paket lapisan mineral tersusun atas lempeng aluminiumhidroksida yg bergabung dg lempeng silika 2. Salah satu ion oksigen menjadi mata rantai (jembatan) di antara kedua lempengan 3. Seluruh kristal merupakan tumpukan dari paket-paket lapisan seperti di atas

O Si Al OH

tetrahedra

3O 2 Si O-OH-O 2 Al 3 OHOktahedra

Pd kondisi kemasaman alamiah (pH 4 - 8), kaolinit tdk begitu aktif. Hidroksil permukaan yang terikat pada Al, bersifat asidoid pd pH > 8.1, bersifat basidoid pd pH < 8.1. Shg pd kondisi pH tinggi, permukaan liat ini akan bermuatan negatif, KTK nya tinggi

MINERALOGI LIAT

HALOISIT

1. Seringkali mengiringi kaolinit, formulanya Al2O3.2SiO2.4H2O 2. Lempeng-lempeng Si dan Al tidak diikat oleh ion-ion oksigen milik bersama 3. Seluruh kristal terdiri atas lempeng Si2O5H2 bergantian dg lempeng Al2(OH)6 O Si Al OHtetrahedra

3O 2 Si 2 OH 3 OH 2 Al Oktahedra 3 OH

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

MINERALOGI LIAT

PIROFILIT

1. Rumus umumnya Al2O3.4SiO2.H2O 2.

O Si Al OHtetrahedra tetrahedra

3O 2 Si O-OH-O 2 Al O-OH-O 2 Si 3O

oktahedra

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

MINERALOGI LIAT MONTMORILONITn H2O

1. Kisi kristalnya bersifat dapat membengkak 2. Ruang antara Lempeng-lempeng dapat dimasuki air, shg jarak antar lempengan melebar 3. Rumus umum Al2O3.4SiO2.H2O.nH2On H2O

..

n H2O ...

tetrahedra

3O 2 Si O-OH-O 2 Al /Fe/Mgoktahedra

O-OH-Otetrahedra

2 Si 3O

n H2O

n H2O

..n H2O ..

MINERALOGI LIAT

SERISIT

1. Adalah Muskovit yg bersisik halus dg formulanya K2O. 3Al2O3. 6SiO2. 2H2O atau KAl2(AlSi3)O10(OH)2 2. Mg menggantikan sebagian Al (Substitusi isomorfik) 3. Paket-paket Al2(AlSi3)O10(OH)2 dirangkaikan bersama oleh ion kalium K Si OH Al O 6O . K ... 6O tetra- Al, 3Si hedra 2O-2OH-2O 4 Al oktahedra

2O-2OH-2O Al, 3Si tetrahedra 6O . K .

MINERAL LIAT

Ukuran liat 2 mikron Ukuran partikel koloid 1 mikron Tidak semua liat bersifat koloidal LIAT SILIKAT: Berbentuk pipih-laminer, lapisan lempengan Berstruktur kristal = kristalin Umumnya bersifat koloidal Luas permukaannya sangat besar Permukaannya bermuatan elektronegatif shg mampu menjerap kation-kation

Liat Fe dan Al-hidrous-oksida: Tidak mempunyai struktur kristal, amorf Banyak dijumpai di daerah tropika ALOFAN: Si dan Al seskui-oksida Al2O3.2SiO2.H2O

STRUKTUR LIAT SILIKAT

Ukuran kecil , KRISTALIN Tersusun atas unit-unit kristal Susunan mineralogik dari unit kristal ini tgt pada tipe liat Struktur Dasar LIAT SILIKAT: Silikat-alumina = alumino-silikat: Lempengan tetrahedra-silika bertumpukan dg lempengan oktahedra alumina Tetrahedra silika Oktahedra alumina Kedua lempengan ini berikatan satu-sama lain dalam kristal liat melalui atom oksigen .. Jembatan oksigen

Tetrahedra SiO4

Oktahedra

Mineralogi Liat Silikat

Berdasar susunan lempeng dlm unit kristal: 1. Tipe mineral 1:1 (Silika : Alumina) 2. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya memuai 3. Tipe mineral 2:1 yg unit kristalnya tdk memuai 4. Tipe mineral 2:2 Tipe Mineral 1:1 Kaolinit, Haloisit, Anauksit, Dikit Unit kristal terdiri atas satu lempeng silika & satu alumina Kisi kristalnya 1:1 Kedua kisi dlm unit kristal diikat oleh atom oksigen yg dipegang bersamaan oleh atom Si dan Al dlm masing-masing kisi Unit-unit kristal diikat bersama secara kuat oleh ikatan hidrogen sehingga tidak dapat memuai (mengembang-mengkerut) Permukaan efektif terbatas di permukaan luar saja Hampir tidak ada substitusi isomorfik Nilai KTK-nya rendah Kristal Kaolinit berbentuk heksagonal, diameternya 0.1 - 5 mikron Sifat plastisitas dan kohesinya rendah Sifat koloidalnya tidak terlalu intensif

Mineralogi Liat Silikat

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

MONTMORILONIT Unit-UNIT kristal diikat bersama melalui ikatan oksigen yang lemah, sehingga kisi kristal mudah mengembang bila basah Diameter montmorilonit 0.01 - 1 mikron Permukaannya sangat luas: Permukaan luar dan permukaan dalam Muatan listrik negatif pada permuakaannya sangat besar, terdiri atas muatan permanen dan muatan yang tergantung pH. Muatan permanen terbentuk melalui proses substitusi isomorfik Mg menggantikan sebagian Al dalam lempeng Oktahedron Al menggantikan sebagian Si dalam lempeng Tetrahedron Sifat plastisitas dan kohesinya tinggi, mengembang & mengkerut Sifat koloidalnya sangat intensif

Mineralogi Liat Silikat

VERMIKULIT Ciri-ciri strukturalnya serupa dengan Montmorilonit Pd bbrp Vermikulit ternyata Mg dominan, menggantikan Al dalam lempeng alumina. Pd lempeng silika sebagian Si digantikan oleh Al, inilah yang Menimbulkan MUATAN NEGATIF yg sangat besar Kapasitas jerapan (KTK) sangat besar. Molekul air bersama dg kation Mg dijerap kuat di antara unit kristal, sehingga derajat memuainya tidak terlalu intensif (MEMUAI TERBATAS)

Tipe mineral 2:1 Tidak Memuai (ILLIT) Ukurannya berada di antara montmorilonit dan kaolinit Muatan negatifnya terutama pd lempeng silika tetrahedra, karena sekitar 15% dari Si digantikan oleh Al. Kalium diikat kuat di antara unit-unit kristal, sehingga tidak mudah mengembang

Mineralogi Liat Silikat

KLORIT: Tipe mineral 2:2 Mineral liat Magnesium-silikat yg mengandung Fe dan Al. Satu unit kristal tersusun atas LAPISAN TALK (spt montmorilonit) dan LAPISAN BRUSIT [ Mg(OH)2 ] Atom Mg mendominasi lempeng oktahedron lapisan TALK. Sehingga unit kristal terusun atas dua lempeng tetrahedron silika dan dua lempeng oktahedron magnesium (Tipe 2:2) Mineral liat ini bersifat mudah memuai

CAMPURAN LIAT SILIKAT Susunan unit kristalnya berbeda-beda, spt misalnya: 1. Klorit - Illit 2. Ilit-Montmorilonit

Ciri-ciri

Tipe Liat Montmorilonit Ilit

Kaolinit0.1 - 5 Heksagonal 5 - 20 Sempit Tdk ada Rendah Rendah 3 - 15

Ukuran (mikron) 0.01 - 1 0.1 - 2 Bentuk Serpih tak menentu Serpih tak menentu Permukaan jenis (m2/g) 700-800 100-200 Permukaan luar Luas Sedang Permukaan dalam Sgt luas Sedang Kohesi / Plastisitas Tinggi Sedang Kapasitas Memuai Tinggi Sedang KTK (me/100 g) 80-100 15 - 40

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

Mineral Koloidal selain Silikat

HIDRUS OKSIDA BESI & ALUMINIUM Liat ini penting karena Sangat dominan di daerah tropika Molekul air berasosiasi dengan oksida : Fe2O3.xH2O : Limonit dan Goetit Al2O3.xH2O : Gibsit Muatan negatifnya sedikit Sifat plastisitas, lengket, dan kohesinya rendah Tanah yg kaya minerla liat ini biasanya sifat isiknya baik

ALOFAN & MINERAL AMORF Bersifat koloidal non-kristalin Alofan: Gabungan antara silikon dan aluminium seskuioksida Susunannya mendekati Al2O3.2SiO2.H2O Banyak ditemukan pada tanah-tanah Abu volkan

SIFAT Koloidal MINERAL LIAT

Karakteristik bahan koloid: penyebaran cahaya, osmotik dan muatan listrik Koloid tanah bersifat amfotir, diduga ada kaitannya dg gel-gel besi, aluminium, dan mangan yang menyelimuti inti kristalin. Berbagai jenis kation dijerap oleh koloid tanah dengan kekuatan yang berbeda-beda, tergantung pada ukuran, muatan (valensi) dan hidratasi kation. Penjerapan kation oleh mineral liat berhubungan erat dengan tipe mineral liat Kaolinit dan Haloisit: muatan listrik terdapat pd ikatan yg patah di tepi kristal, dan disosiasi H dari gugusan OH permukaan Ilit dan Khlorit; muatan listrik pd ikatan yg patah di tepi kristal, dan muatan permanen akibat substitusi atom inti kristal Montmorilonit dan Vermikulit: muatan listriknya terutama akibat dari substitusi atom inti kristal.

PENJERAPAN DAN PERTUKARAN ION Penjerapan kation dipengaruhi oleh: 1. Jenis kation 2. Konsentrasi ion-ion 3. Sifat anion yang berhubungan dg kation 4. Sifat partikel koloid

Sumber muatan negatif liat Silikat

PINGGIRAN KRISTAL YANG TERBUKA Ada dua mekanisme, yaitu: 1. Adanya valensi dari atom inti (Si atau Al) yg tidak dijenuhi yg terdapat pd pinggiran patahan lempeng silika dan alumina 2. Permukaan luar yg datar (pd Kaolinit) mempunyai gugusan oksigen dan hidroksil (OH-) yg tersembul dan merupakan titik-titik yg bermuatan negatif. Muatan ini sifat dan besarannya tergantung pH

SUBSTITUSI ISOMORFIK = Penggantian atom inti kristal O = Si = O (tidak bermuatan) OH OH Al O O OH Al OH O O = Al - O (bermuatan negatif satu) OH OH Mg O OH Al OH -1

Material

KTK (meq/100g) Permanen Variabel Total 6 0 8 6 3 5 4 41 98 118 85 19 12 4 5 4 51 136

KTA 1 0 3 18 2 5 4 17 6 15

Montmorilonit 112 Vermikulit 85 Illit 11 Halloisit Kaolinit 1 Gibsit 0 Goetit 0 Alofan 10 Peat 38

Sumber: Mehlich & Theisen (Sanchez, 1976).

R-C=O O O R-C O O R-C O Al + 3OH-

R-C=O O O R-C O O R-C O + Al(OH)3

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

Fe O OH Fe O OH H+ Fe O OH Fe H+ +

Fe Fe HO Fe HO O Fe Fe O OH Fe HO O Fe Fe O OH + OHO O OH

Fe HO O Fe O O Fe HO O Fe + H2O

POSITIF

ZERO

NEGATIF

Andept 0 +Net surface charge me/100g pH(H2O) = 6.5

HumultHor A

0 + Udalf 0Hor ApH(H2O) = 5.8

Hor A Hor B

OrthoxHor A Hor B

0 +

Hor BpH(H2O) = 6.8

pH(H2O) = 6

+ pH dlm 0.01 N NaCl

pH & ZERO POINT of CHARGE1. Status muatan dari sistem liat-oksida dpt dg mudah ditentukan dg mengukur pH-nya dalam air dan dalam larutan garam netral seperti 1 N KCl 2. pH = pH (1 N KCl ) - pH ( H2O) = positif : koloid liat bermuatan positif (KTA) = negatif : koloid liat bermuatan negatif (KTK) 3. Dalam sistem liat silikat berlapis, pH selalu negatif : [Liat]-H+ + H2O ===== [ Liat ]-H+ + H2O [Liat]-H+ + KCl ===== [ Liat ]-K+ + Cl- + H+ sehingga pH dalam air lebih tinggi dp pH dalam lrt KCl

pH & ZERO POINT of CHARGE4. Dalam sistem liat oksida, pH dpt positif atau negatif tgt pada pH tanah aktual: [Liat+]OH- + H2O ===== [ Liat +]OH- + H2O [Liat+]OH- + KCl ===== [ Liat+]Cl- + OH- + K+ 5. Nilai pH negatif, bukan berarti seluruh permukaan liat bermuatan negatif, ada sedikit muatan positif pada titik-titik yang terisolir dari muatan negatif. Ultisol, Oxisol, Alfisol: KTA = < 1 meq/100g Andepts : KTA = 6.8 meq/100g ------------------- pd kondisi pH tanah lapangan

FAKTOR HUBUNGAN pH vs MUATAN LISTRIK Pada sistem liat-oksida hubungan tsb adalah: kDRT pHo = --------- . -------4 F pH

dimana: : muatan permukaan (m.eq./ 100 g) k : reciprocal tebal lapisan rangkap (tgt konsentrasi lrt tanah) D : konstante dielektrik R : konstante gas T : temperatur absolut F : konstante Faraday pH : pH tanah pHo : pH tanah pd titik isoelektrik, yaitu pH pd ZPC

ALTERATION of the ZERO POINT OF CHARGE pH pada ZPC dapat berubah: KTK naik, pH tetap

O Al O OH Al O Al O + R OH BO T C O OH

O Al R

O C=O Al O Al O O+ H2O

PERTUKARAN KATION

Contoh sederhana: Ca-[MISEL] + 2H+ PERTUKARAN KATION DI ALAM 40Ca MISEL 20Al + 5 H2CO3 20H 20L 38Ca 20Al MISEL 25H 19L + 2 Ca(HCO3)2 L(HCO3) tercuci H-[MISEL]-H + Ca++

KEHILANGAN KATION LOGAM: Dengan mekanisme reaksi seperti di atas, kation logam Ca, Mg, K, dan Na dapat hilang tercuci dari tanah, dan tanah menjadi semakin masamPENGARUH PEMUPUKAN: 40Ca 20Al MISEL 40H + 7 KCl 20L

7K 38Ca + 2 CaCl2 MISEL 20Al 39H HCl 18L 2 LCl

KAPASITAS

TUKAR KATION [ KTK ]

Koloid tanah bermuatan negatif, sehingga mampu menjerap (mengikat) kation. Kation-kation yg dijerap ini dapat ditukar dengan ammonium atau barium, kemudian ammonium atau barium itu ditentukan jumlahnya. ..Kapasitas jerapan dapat diketahui besarnya

PENGARUH pH TANAH Sebagian dari muatan negatif pd koloid tanah tergantung pd pH, sehingga kapasitas jerapan juga dipengauhi pH Biasanya KTK ditetapkan pd pH 7.0 atau lebih, ini berarti meliputi muatan permanen dan sebagian besar muatan yg tergantung pH CARA MENYATAKAN Satuan untuk kapasitas tukar kation (KTK): mili-ekuivalen (meq atau me) 1 meq = 1 mg hidrogen atau sejumlah ion lain yg dapat bergabung atau menggantikan ion hidrogen tsb. KTK liat = 1 me/100 g : setiap 100 gram liat dapat menjerap 1 mg hidrogen

KTK, me/100 g) 200

160

Koloid Organik

120

Montmorilonit Muatan tgt pH

80

40

Muatan permanen4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 pH tanah

KTK TANAH

Tanah asalCiletuh, Jabar Way Seputih, Lampung Pengubuan, Lampug Tj.Kresik, Krawang Rentang Barat

KTK (me/100g)8.1 16.0 22.9 28.7 38.8

Kelas teksturLempung Berdebu Lempung Liat Berdebu Lempung Liat Berdebu Liat Berdebu Liat Berdebu

FAKTOR YG MEMPENGARUHI 1. Tekstur tanah: semakin halus teksturnya semakin tinggi KTKnya 2. Kandungan humus dan liat koloidal menentukan KTK tanah 3. Macam liat koloidal juga mempengaruhi besarnya KTK tanah

PERSENTASE

KEJENUHAN BASA TANAH

H+ dan Al+++ : sumber kemasaman tanah Al+++ + H2O Al(OH)++ + H2O Al(OH)++ + H+ Al(OH)2+ + H+

Kation basa: Ca++, Mg++, K+, dan Na++ CaO + H2O Ca(OH)2 Ca++ + OH-

KB dan pHProporsi KTK yang ditempati oleh kation-kation basa disebut PERSENTASE KEJENUHAN BASA

Penurunan %KB mengakibatkan menurunnya pH Tanah di daerah iklim kering biasanya mempunyai KB yang tinggi Tanah di daerah iklim humid biasanya mempunyai KB yang rendah

PERTUKARAN KATION & KETERSEDIAAN HARA

Kation terjerap mudah tersedia bagi tanaman & jasad renik Penyerapan kation oleh akar: 1. Penyerapan melalui larutan tanah 2. Pertukaran ion antara akar dg koloid tanah

Kejenuhan kation dan serapan haraFaktor pelepasan kation jerapan: 1. Rasio / proporsi jenis-jenis kation pd kompleks jerapan 2. Kejenuhan Ca yg tinggi ------- Ca++ mudah diserap tanaman 3. Pengaruh jenis kation lain: Afinitas dan aktivitas kation

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

TERIMAKASIH TERIMAKASIH