Figure Major chemical processes and reactions in soils

Figure : Major chemical processes and reactions in soils. Weathering of minerals and decomposition of organic matter supply ions to the ion pool of the soil solution. Ions are lost from the pool by plant uptake and leaching. Some ions precipitate and some ions form secondary minerals, especially clay minerals, and are subject to dissolution. Ions also sorb onto and desorb from cation and anion exchange sites

Oxydes Average of Igneous Rocks (%) Columbiana Clay (Costa Rica) (%) Si. O 2 60 26 Al 2 O 3 16 49 Fe 2 O 3 7 20 Ti. O 2 1 3 Mn. O 0, 1 0, 4 Ca. O 5 0, 3 Mg. O 4 0, 7 K 2 O 3 0, 1 Na 2 O 4 0, 3 P 2 O 5 0, 3 0, 4 SO 3 0, 1 0, 3 Keterangan Tabel: Komposisi mineral pada tanah yang mengalami pelapukan

Koloid tanah l l l l Bahan mineral/organik yang sangat halus, mempunyai luas permukaan sangat tinggi/berat(massa) Berukuran < 1 μ Tidak semua fraksi liat < 1 μ termasuk koloid Bagian sangat aktif dalam reaksi fisikokimia dalam tanah Partikel koloid halis ini disebt micell (micro cell) dan bermuatan negatif ion bermuatan positif/kation tertarik oleh koloid ini, terbentuk lapisan ganda ion Bagian dalam dari Lapisan ganda ion ini bermuatan negatif (anion) Bagian luar merupakan kerumunan kation

Mineral liat l l l Mineral berukuran < 2 μ Terbentuk karena : l rekristalisasi/sintesis dari senyawa hasil pelapukan l Alterasi/perubahan lgs dari mineral primer yang telah ada (misalnya mika menjadi ilit) Mineral liat dibedakan : l l mineral primer Mineral liat Al-silikat Oksida-oksida Fe dan Al Mineral –mineral primer Asal dan urutan perubahan jenis mineral ke jenis mineral lain : lihat gambar 11

Feldspar Mika Mineral Fero magnesium Mineral primer (pasir, debu) Ilit Montmorilonit alterasi sintesis Kaolinit Oksida Al dan Fe Mineral sekunder (liat) Gambar 11. beberapa kemungkinan terhadap asal dan mineral liat silikat dan oksida

Mineral liat Al-silikat l Dibedakan menjadi : l l l Mempunyai bentuk kristal yang baik(kristalin) misalnya kaolinit, haloisit, montmorilonit, ilit Mempunyai bentuk amorf, misalnya alofan Di Indonesia: l l l kaolinit dan haloisit ditemukan pada tanah merah/coklat (berdrainse baik). Montmorilonit ditemukan pada tanah yang mudah mengembang dan mengerut (Vertisol/Grumosol) Illit, bahan induk mengandung mika, belum mengalami pelapukan lanjut Alofan, tanah asal abu gunung api (Andisol/Andosol) Tanah tua/Oxisol, mineral liat silikat yg telah hancur membentuk mineral liat baru, yaitu osida-oksida Fe atau Al (seskuioksida)

Mineral liat Al-silikat, mempunyai struktur berlapis-lapis l Tiap unit terdiri lapisan Si-tetrahedron dan All oktahedron l l Berdasar banyaknya lapisan Si-tetrahedron dan Al-oktahedron tiap unit mineral, maka mineral ini dibedakan jadi mineral liat 1: 1, 2: 1, dan 2: 2 Mineral liat 1: 1, tiap unit terdiri satu lapis Sitetrahedron dan satu lapis Al-oktahedron Mineral liat 2: 1, terdiri dua lapis Si-tetrahedron dan satu lapis Al-oktahedron Mineral liat 2: 2, terdiri dua lapis Si-tetrahedron dan dua lapis Al-oktahedron tiap unitnnya.

Al Si Si Al 1: 1 Kaolinit Haloisit 2: 1 Montmorilonit Illit Vermikulit 2: 2 Chlorit Gambar 12. Jenis mineral liat berdasarkan perbandingan lapisan Si-tetrahedron dan Al -Oktahedron

l Adanya muatan negatif pada mineral liat : Kelebihan muatan negatif pada ujung patahan kristal (pada Sitetrahedron/Al-oktahedron) l Disosiasi H+ dari gugus OH yang terdapat pada tepi/ujung kristal l OHH+ terikat erat, p. H naik, + H O- H+ pada p. H rendah, lepas, sehingga muatan negatif meningkat. Muatan ini disebut muatan tergantung p. H l Substitusi isomorfik, penggantian kation dalam struktur kristal oleh kation lain yg punya ukuran sama, tetapi valensi berbeda. + umumnya: kation yg menggantikan mempunyai muatan lebih rendah dari yang digantikan, misal : Mg 2+ atau Fe 2+ menggantikan Al 3+ dalam Al-oktahedron, atau Al 3+ menggantikan S 4+ dalam Si-tetrahedron, sehingga terjadi l Kelebihan muatan negatif pada liat l Terjadi waktu proses pemebntukan liat berlangsung dan menghasilkan muatan tetap pada mineral tsb. l

Kaolinit (1: 1) l Unit, satu dgn lain melekat dgn kuat oleh ikatan H, shg tidak mengembang dan mengerut bila basah/kering l Substitusi isomorfik sedkit/tidak ada, kandungan muatan negatif/KTK rendah l Muatan negatif hanya pada patahan kristal/akibat disosiasi H bila p. H naik l Karenanya, muatan negatif meningkat bila p. H naik (muatan tergantung p. H)

Montmorilonit (2: 1) Unit, dihubungkan dgn unit lain oleh ikatan yg lemah (oksigen ke oksigen), shg mudah mengembang dan mengerut l Air dan kation dapat masuk pada ruang antar unit(internal surface) l Dalam proses pembentkan montmorilonit banyak Al 3+ dalam Al-oktahedron yg disubstitusi oleh Mg 2+, shg kelebihan muatan negatif l l Internal surface, external surface dan ujung patahan lapisan aktif l Karenya mempunyai muatan negatif yang tinggi(KTK tinggi) l Pada p. H <6, 0 mengandung muatan tetap hasil substitusi isomorfik, bila p. H >6, 0 terjadi muatan tergantung p. H

Illit (hidrous mika) l l l Di Indonesia, tidak banyak Tergolong type 2: 1 Terbentuk lgs dari mika melalui alterasi, struktur mika tidak banyak berubah, tetapi terjadi penggantian sebagian ion K+ dari ruang interlayer/antar unit mika oleh ion. H+ Dapat memfiksasi K yg diberikan/dalam tanah Substitusi Si 4+ dari Si-tetrahedron oleh Al 3+ menyebabkan muatan negatif cukup tinggi (KTK 10 -40 cmol (+)/kg

Mineral liat silikat amorf l l l l Contohnya alofan Terdapat pada tanah asal abu volkan (andosol) Asal pelapukan gelas vulkanik/feldspar KTK tinggi Memfiksasi P kuat Tanah mengandung alofan terasa licin bila dipirid (smeary) Bulk density (BD) rendah, <0, 90 g/cc

Oksida-oksida Fe dan Al l l l l Tanah-tanah tua di tropika (oksisol) Gibsit (Al 2 O 3. 3 H 2 O) Hematit (Fe 2 O 3) Goetit (Fe 2 O 3. H 2 O) Limonit (Fe 2 O 3. 3 H 2 O) Bersifat kristalin atau amorf KTK rendah (< kaolinit, < 4 cmol(+)/Kg Sering bermuatan positif, melakukan fiksasi P dgn kuat melalui pertukaran anion Al (OH)3 - Al (OH)2+ + OHAl (OH)2+ + H 2 PO 4 - -- Al (OH)2 H 2 PO 4

Mineral-mineral primer l Dalam fraksi liat ditemukan juga mineral primer (kuarsa, feldspar, dsb) l Serupa yang ditemukan pada fraksi pasir/debu, tetapi ukurannya sangat halus, <2μ

sifat Tipe koloida (liat) Monmorilonit Ilit Kaolinit Ukuran (mikron) 0, 01 – 1, 0 0, 1 – 2, 0 0, 1 – 5, 0 Bentuk Keeping/lempeng tak teratur Keeping/lempeng teratur Hablur heksagonal Permukaan khusus (m 2 g-1) 700 - 800 100 -120 5 – 20 Permukaan luar tinggi sedang Rendah Permukaan dalam tinggi sedang Tidak ada Kohesi, keliatan tinggi sedang Rendah Kemampuan mengembang tinggi sedang Rendah Kemampuan pertukaran Kation (me/100 g) tinggi sedang Rendah 80 - 100 15 - 40 3 - 15