SIFAT KIMIA TANAH : KOLOID tanah PERTEMUAN KE 7 ILMU TANAH PMP 2113 SIFAT KIMIA TANAH : KOLOID tanah SETYA WIDI AYUNING P., S.Pi, MP

LITERATUR Tan Kim Howard. 1982. Principles of Soil Chemistry. Mercel Dekker. Inc. New York H.L. Bohn., B. L. McNeal., and G.A O’Connor. 1979. Soil Chemistry. John Willey&Sons D.L. Sparks. 1995. Environmental Soil Chemistry. Academic Press. San Diego H. D. Foth. 1984. Fundamental of Soil Science. John Willey&Sons

PENDAHULUAN BAHAN TANAH TERDIRI DARI 4 KOMPONEN: Bahan Padat Mineral : sibir batuan, mineral primer, lapukan batuan & mineral sekunder Bahan Padat Organik : Sisa&rombakan jaringan jasad, penghuni tanah dan zat humik Air : Terdiri dari zat2 terlarut Udara

PENDAHULUAN Koloid Tanah adalah partikel atau zarah tanah terkecil yg berukuran < 1 µ (1 µ = 0,001 mm ) Memiliki luas permukaan yang sangat tinggi per satuan berat (massa) Reaksi kimia berlangsung pd permukaan koloid Pada beberapa jenis tanah, permukaan koloid bermuatan negatif (-)

SISTEM KOLOIDAL LIOFILIK Fase terdispersi berinteraksi dgn medium dispersi LIOFOBIK : Fase terdispersi TIDAK berinteraksi dgn medium dispersi Dimana : MEDIUM DISPERSI : adalah AIR HIDROFILIK (Koloid Tanah TIDAK ) HIDROFOBIK (Mineral Liat )

Pengertian2 Pada KOLOID TANAH MISEL (KOMPLEKS JERAPAN): Butir koloidal yg diselaputi kulit hidrasi (Hydration shell) ADSORPSI (PENJERAPAN) : Konsentrasi bahan Pada Permukaan Koloidal ABSORPSI (PENYERAPAN) : Retensi suatu bahan di dlm bahan lainnya SORPTION (ERAP) : Jika Adsorpsi & Absorpsi sukar dibedakan

MACAM-MACAM KOLOID TANAH Koloid Anorganik (Koloid Mineral) : Koloid liat silikat (fraksi lempung) dan liat non silikat (Oksida dan Hidroksida): mineral tanah Al,Fe,Ca Koloid Organik (Humus) : senyawa kompleks yg resisten berwarna coklat, amorf, koloidal berasal dari sisa-2 jazad hidup yg telah dimodifikasi oleh mikroorganisme

KOLOID ANORGANIK A. LIAT SILIKAT Memiliki struktur lempeng : terdpt 2 permukaan Susunan : mengandung Si, Al / Mg, dan O Sifat & Ciri : Berbentuk kristal Bermuatan negatif Dpt menjerap air Dpt menjerap&mempertukarkan kation Memiliki permukaan yg luas Garam bersifat masam

KOLOID ANORGANIK A. LIAT SILIKAT Bentuk dasar yg membentuk struktur mineral Liat : Tetrahedral Oktrahedral

Permukaan koloid tanah bermuatan negatif atau positif, yang dapat menarik atau menolak ion-ion yang muatannya berlawanan bersama dengan molekul air. Ion-ion yang tertarik (terjerap) pd permukaan koloid ini (Ion-tukar) dapat diserap oleh akar tanaman.

A. LIAT SILIKAT PENGGOLONGAN LIAT SILIKAT : KRISTALIN : Tipe 1 : 1 Susunan : 1 Si-Tetrahedron + 1 Al-Oktahedron Nama Mineral : Kaolinit, Haloisit Sifat : Kaku karena masing-masing unit terikat oleh ikatan H (ikatan lemah, namun bila banyak jd kuat) Tipe 2 : 1 Susunan : 2 Si-Tetrahedron + 1 Al-Oktahedron Nama Mineral : Montmorilonit, Vermikulit, Illit Sifat : mudah mengembang-mengerut karena masing2 unit terikat oleh ikatan kuat yi ikatan O

STRUKTUR DASAR MINERAL LIAT SILIKAT

A. LIAT SILIKAT LANJUTAN PENGGOLONGAN LIAT SILIKAT : KRISTALIN : Tipe 2 : 1 : 1 Susunan : 2 Si-Tetrahedron + 1 Al-Oktahedron + 1 Mg(OH)2 Nama Mineral : Klorit Sifat : mengembang-mengerut NON KRISTALIN Nama Mineral : Fe & Al Hidroksida (Alofan dan Imogolit) Terbentuk dari abu Volkan (Andosol)

KOLOID ANORGANIK B. HIDRUS OKSIDA Fe dan Al Terdapat pada tanah Oxisol atau Latosol Merah, Latosol Coklat Memiliki sifat fisika tanah baik namun kimia tanah jelek Nama Mineral : Gibsit (Al2O3), Hematit (Fe2O3), Goethit (Fe2O3.H2O), Limonit (Fe2O3.3H2O)

KOLOID ORGANIK HUMUS Pengertian : Merupakan senyawa rumit yang tahan lapuk tersusun ats poliuronida dan Lignin, bewarna hitam kecoklatan, berbentuk amorf, berasal dari jaringan tumbuhan & hewan yg telah diubah oleh MO tanah Pengaruh : Warna tanah hitam, plastisitas rendah, kohesi rendah, kapasitas menahan air dan hara tinggi Susunan : C, H, O

HUMUS Partikel humus merupakan asam-asam organik yg umummnya bermuatan negatif, sehingga mampu menjerap kation-kation Nilai KTK 200 < 300 me/100g Humus dpt mengurangi kadar kemasaman tanah karena keberadaan Al3+ dpt diikat oelh Humus membentuk IKATAN KHELAT (Chellating Bond). Humus ini bertindak sbg Ligand bermuatan negatif dgn ion Al3+

PENGGOLONGAN Berdasarkan KELARUTAN Asam Fulvit : BM teringan, warna termuda, larut dlm asam dan basa Asam Humik : BM sedang, warna sedang, Larut dlm Basa, Tidak Larut dlm Asam Asam Humin : BM Terberat, Warna Gelap, Tidak Larut dlm Asam dan Basa

MUATAN KOLOID Koloid bermuatan negatif Jenis muatan negatif : Muatan tergantung pH Pembentukan karena disosiasi Hidrogen dan Pinggiran kristal yg patah Muatan tetap Pembentukan karena Substitusi Isomorfik (Si oleh Al, Al oleh Mg)

SUMBER MUATAN NEGATIF SYARAT SUBSTITUSI ISOMORFIK: Ukuran ion sama, Na+ - Ca2+ , Mg2+ - Fe2+ Perbedaan ukuran ≤ 15% Valensi tidak boleh berbeda > 1 unit

SOURCE OF CHARGES ON MINERAL SOIL COLLOIDS

SUMBER MUATAN NEGATIF

SUMBER MUATAN NEGATIF PADA MINERAL LIAT Kelebihan muatan negatif pd ujung-ujung patahan kristal baik pada Si-tetrahedron maupun Al-Oktahedron Disosiasi H+ dari gugus OH yg terdapat pd tepi atau ujung kristal Disosiasi terjadi apabila pH tanah mengalami kenaikan muatan suatu koloid tergantung pd pH Substitusi isomorfik

SUMBER MUATAN SUBSTITUSI ISOMORF : (Umum pd Liat 2 : 1) Substitusi dlm lembar kristalin satu atom oleh atom lain berukuran sama dgn valensi lebih rendah Muatan permanen dan tdk dipengaruhi oleh pH tanah PATAHAN KISI : (umum pd liat 1 : 1) Merupakan kisi lembar Al dan Si dmna atom H+ sbg bagian dr ion Hidroksil yg diikat kuat oleh atom O pd kondisi masam Muatan patahan kisi = Netral.

SUMBER MUATAN LANJUTAN PATAHAN KISI Jika pH tanah > 6 atom H+ diikat agak lemah dan dapat dipertukarkan dgn kation Ca2+ dan Mg2+ Muatan tersebut tergantung pH (pH-dependent charge)

PROSES PERTUKARAN Ca2+ - + 2H+ 2H+- +Ca2+ Ca-X + 2 H+ 2 H-X + Ca2+ H+ menggantikan Ca2+ akibat penjerapan oleh koloid tanah Ca-X + 2 H+ 2 H-X + Ca2+ Dimana X = fase padatan tanah Ca(ad) + 2 H+ 2 H(ad) + Ca2+ X(ad) = “KATION X TERJERAP” JERAPAN (ADSORPTION): pengikatan ion (Ca2+, Mg2+, K+ ) pada permukaan koloid liat&humus Koloid Koloid

KATION TERJERAP Tanah daerah Arid Kation basa Ca2+ , Mg2+ , K+ , Na+ , NH Tanah daerah Humid Kation asam (Al3+ , Fe2+ & H+) dan juga Kation Basa (Ca2+ & Mg2+) Kekuatan Jerapan Al3+ > Ca2+ = Mg2+ > K+ = NH4+ > Na+

SUMBER MUATAN PD HUMUS SUMBER MUATAN NEGATIF : akibat gugus karboksil dan gugus phenol Muatan pd koloid humus tergantung pd pH : Dlm kedaan masam, H+ dipegang kuat dalam gugusan karboksil atau phenol (namun ikatan tersebut menjadi kurang kekuatannya bila pH menjadi lebih tinggi) Sehingga terjadi disosiasi H+ Muatan Negatif semakin tinggi

TERIMA KASIH