Ph dan koloid

1. REAKSI TANAH (pH)
 Reaksi Tanah merupakan ukuran keasamaan dan kebasaan
larutan tanah
 pH = - log (H+)
 pH tanah merupakan indikator pelapukan tanah, kandungan
mineral dalam batuan induk, lama waktu dan intensitas
pelapukan, terutama pelindihan kation-kation basa dari tanah
 Tanah asam banyak mengandung H yang dapat ditukar, sedang
tanah alkalis banyak mengandung basa dapat ditukar
 pH > 7 Ca dan Mg bebas; pH>8.5 pasti terdapat Na tertukar
 Kandungan unsur-unsur hara seperti besi, copper, fosfor, Zn,
dan hara lainnya serta substansi toksik (Al3+, Pb2+) dikontrol
oleh pH. Kandungan Al3+, Pb2+ akan berpengaruh sedikit bagi
pertumbuhan tanaman pada tanah alkali calcareous tapi akan
sangat serius pada tanah asam.
 Nutrient seperti P banyak tersedia (optimum) pada pH asam
sampai netral, dan akan sedikit pada pH dibawah atau diatas
nilai optimum tersebut
 Nutrient availability sangat tergantung pH yaitu :
Pada pH rendah (< 5,5) :
a.P : terikat oleh Al dan Fe membentuk senyawa yang tidak
tersedia bagi tanaman
b.Micronutrient : semua micronutrients kecuali Mo akan lebih
tersedia; deficiency jarang terjadi pada pH<7
c. Al : Al akan terlepas dari clay lattice pada pH<5.5
d.Nitrifikasi : pH dibawah 5.5 maka aktivitas bakteri akan
tereduksi dan nitrifikasi terhambat
Pada pH tinggi (>8.0) :
a.P ; terikat oleh Ca (jika Ca ada) dan menjadi tidak tersedia
bagi tanaman.
b.B : keracunan B merupakan hal yang umum pada saline soil
dan sodic soil
c. Sodium : pH>8.5 mengindikasikan persentase exchangeable
sodium > 15 dan kemungkinan problema pembentukan
struktur dan reklamasi lahan
d.Nitrifikasi : menghambat nitrifikasi
e.Micronutrients : ketersediaan akan berkurang dengan
meningkatkan pH kecuali Mo
1

2.  Faktor yang mempengaruhi pH tanah adalah tipe vegetasi,
jumlah curah hujan, drainase tanah internal, dan aktivitas
manusia
General Process
1. Peranan Air
 Air berperanan penting dalam sistem aqueous baik sebagai
pelarut maupun dalam reaksi asam-basa
 Air akan terhidrolisa menjadi ion hidronium (H3O+) atau sering
ditulis sebagai ion hidrogen, dan ion hidroksil (OH-)
2H2O ® H3O+ + OH-atau
H2O « H+ + OH- Kw = 10-14 pada 25°C
Dimana : Kw = konstanta equilibrium untuk hidrolisa air
Kw = (H+)(OH-) = 10-14
Dalam bentuk logaritma :
Log (H+) + log (OH-) = -14
Apabila : p = -log dan pH = -log (H+) maka : pH + pOH = 14
2. Asam dan Basa (Lemah, Kuat) dan Garam
 Asam dan basa kuat adalah asam dan basa yang terdisosiasi
secara sempurna menjadi kation dan anion misalnya asam
sulfur (H2SO4) merupakan asam kuat
 Asam dan basa lemah adalah asam dan basa yang terdisosiasi
secara tidak sempurna menjadi kation dan anion misalnya
asam karbonat (H2CO3) merupakan asam lemah
 Sebagai teladan :
Asam kuat H2SO4 (sulfuric acid)
H2SO4 « HSO4
- + H+ Ka1 = 101.98
- « SO4
HSO4
2- + H+ Ka2 = 10-1.98
Dimana Ka1 dan Ka2 merupakan konstanta disosiasi.
Ka2 = {SO4
2 - } {H + } = 10-1.98
[HSO4
-]
Jika (H+)= Ka2 atau pH = 1.98, konsentrasi SO4
2- dan HSO4
- akan
sama. Pada pH lebih dari 1.98 H2SO4 akan terdisosiasi sempurna
menjadi SO4
2- dan H+. artinya jika asam sulfuric ditambahkan ke
2

3. tanah pada pH lebih dari 1.98 maka asam sulfuric akan
terdisosiasi sempurna menjadi ion sulfat dan ion hidrogen. Atau
dengan kata lain jika ion sulfat ditambahkan pada pH kurang
dari 1.98 maka akan bereaksi dengan air membentuk asam
sulfuric.
 Proses yang menghasilkan keasaman tanah
a. karbon dioksida hasil dari dekomposisi seresah akan terlarut
dalam air akan bereaksi dengan molekul air menghasilkan asam
karbonat
CO2(gas) « CO2 (aq) K1 = 10-1,41
CO2 (aq) + H2O « H2CO3 K2 = 10-2,62
b. asam-asam organik hasil dekomposisi
c. H+ yang dilepas oleh akar tanaman dan organisme yang lain
pada waktu pengambilan hara. Prinsip elektroneutrality adalah
pengambilan kation oleh akar harus diimbangi dengan
pengambilan anion atau dengan pelepasan ion hidrogen atau
kation lain
d. Oksidasi dari substansi tereduksi sepeti mineral sulfida, bahan
organik, fertilizer yang mengandung ammonium
 Proses yang menghasilkan kebasaan tanah
a. Reduksi dari Ferri, mangan, dan oxidized substances
membutuhkan H+ atau melepas OH- dan meningkatkan pH
(terjadi pada tanah yang aerasinya jelek)
Misal : Fe(OH)3 (amorf) + e- « Fe(OH)2 (amorf) + OH-b.
Pengambilan kembali kation yang tercuci oleh akar tanaman
 PH tanah dikontrol oleh berbagai mekanisme. Sebagian
mekanisme adalah sumber langsung H+ dan atau OH- dan
sebagian bekerja dengan bereaksi dengan H+ dan atau OH-untuk
buffer pada larutan tanah.
 Mekanisme tersebut adalah : (1) oksidasi dan reduksi besi,
mangan dan senyawa sulfur (2) dissolution dan presipitasi
mineral tanah (3) Reaksi gas dengan larutan tanah (4)
dissosiasi grup asam lemah pada tepi lempung silikat, hidrous
oksida, atau substansi humus (5) reaksi ion-exchange
3

4. Pengukuran pH
¨ Faktor yang mempengaruhi akurasi pengukuran pH : (1) nature
dan type dari bahan inorganik dan organik (2) perbandingan
tanah dengan larutan (3) kandungan garam (4) kandungan gas
CO2 pada tanah dan larutan (5) Eror yang terjadi baik ketika
menstandardisasi alat maupun larutan buffer-nya
¨ Perbandingan tanah dengan larutan yang sering digunakan 1:1;
2:1; 10:1
¨ Pengukuran pH menggunakan cara elektrometrik (misal pH
meter menggunakan glass elektroda) dan kalorimetrik (pH
stick, pasta pH, larutan pH universal)
PROPERTIES OF SOIL COLLOIDS
 Koloid : Ukuran partikel semakin kecil luas permukaan akan
semakin besar.
 Efeknya adalah proses-proses yang penting dalam tanah terjadi
misal penyerapan hara, penyerapan air
 Koloid didominasi oleh mineral phyllosilicates, koloid organik,
hydrous oxides dari Fe, Al dan Mn
Clay Mineral
Swelling of Clay minerals
 Terjadi jika air masuk ke dalam lapisan clay mineral sehingga bertambah
beberapa nanometer; akan meningkatkan volume dari clay.
 Untuk terjadinya swelling, air harus masuk ke interlayer.
 Swelling artinya (1) pada interlayer memungkinkan proses seperti KPK,
penyerapan air. (2) clay akan mengembang sehingga luas permukaan
lebih besar per unit berat terhadap larutan tanah sehingga lebih rekatif
secara kimia.
 Swelling tergantung pada tipe mineral, unit-layer charge of the clay* dan
sifat alami dari cation interlayer
4

5. Mineral 1:1
 Satu permukaan adalah oksigen (dari tetrahedra), satu permukaan
adalah hydroxyl (dari oktahedra)
 Oksigen merupakan elemen yang bersifat elektrofilik (electron-loving)
 Terjadi ikatan hidrogen (kalau tunggal lemah, tetapi banyak akan sangat
kuat) yang mencegah mineral 1:1 untuk berkembang kerut
Mineral 2:1
· Satu permukaan oksigen, permukaan yang lain juga oksigen
· Pada mineral 2:1 unsubstitute, lapisan yang berdekatan akan
saring menarik karena adanya gaya van der Waals yang lemah
· Pada mineral 2:1 substitute, layer yang berdekatan saling
menarik karena adanya tarikan pada kation interlayer dan gaya
van der Waals
· Swelling akan sangat tergantung pada ikatan antar 2 lapisan
yang berdekatan. Pada mineral 2:1 unsubstitute ikatan tersebut
lemah sehingga air tidak masuk ke interlayer.
· Mineral 2:1 unsubtitute secara alami bersifat hidrofobic (water
repelling). Karena tidak ada kation di interlayer yang menjadi
subyek untuk terhidrasi maka sifat hidrofilik-nya (water-loving)
terletak pada >SiOH (hasil dari ketidakteraturan kristal)
· Pada mineral 2:1 substitute, affinitas tergantung dari tarikan
muatan negatif (pada 2 sisi) dengan kation interlayer. Derajad
ikatan merupakan fungsi dari banyaknya isomorphous
substitution dan ukuran kation interlayer terhidrasi
· Jika affinitas layer ke kation interlayer kuat, akan terjadi air
tidak dapat masuk ke interlayer, menghidrasi kation interlayer
dan mengikat bagian hidrofilik. Jika affinitas lemah, air akan
masuk dan terjadi swelling karena meningkatnya hidrasi kation
interlayer dan pembasahan bagian hidrofilik. Hidrofilik pada
interlayer berupa penarikan/pengikatan air oleh kation sebagai
hidrasi air dan adanya >SiOH
Mika
 Mempunyai unit-layer charge tinggi (k.l. 2) karena banyaknya
isomorphous substitution
 Negatif charge diimbangi oleh adanya kation misal K atau Ca
5

6.  Besarnya unit-layer charge menyebabkan kation terikat kuat,
air tidak dapat masuk sehingga tidak terjadi swelling dan kation
tidak dapat tertukar (non exchangeable) (kecuali ada
pelapukan)
6

7. Illit dan Vermiculites
 Unit-layer charge rendah (1.0-1.5) sehingga bersifat hanya
mengikat kation ukuran tertentu saja dengan sangat kuat, air
tidak masuk dan mencegah swelling.
 K+ dan NH4
+ karena ukuran hidrasi kecil maka dapat masuk
“hole” (hole merupakan hasil dari ring pattern pada tetrahedron
dalam lembar terahedral). Karena itu, kation akan dekat
dengan sumber muatan negatif, jarak antar layer akan dekat
sehingga pengikatannya sangat kuat.
 Ca+ dan Mg+ karena ukuran hidrasinya besar maka tidak dapat
masuk ke “hole”. Selain itu akan menyebabkan jarak antar
layer jauh sehingga penarikan kation rendah, air dapat masuk
dan terjadi swelling. Kation akan dapat terukar.
 Illit ditemukan dalam tanah umumnya mengikat K+ sehingga
mineral ini tidak berswelling. Vermiculite sangat banyak
mengandung Ca+ dan Mg+ sehingga mineral ini berswelling.
Vermikulit tidak berswelling kalau kationnya tertukar oleh K.
Smectites
Mempunyai unit-layer charge rendah (0.5-0.9) sehingga kekuatan
penarikan lebih rendah dari illit, vermikulit dan mika
Kation akan terikat lemah dalam interlayer sehingga semua kation
akan mudah tertukar
Table. Comparative Properties of clay minerals
Properties Montmorillonit Illit Kaolinit
Size (mM) 0.01-1.0 0.1-2.0 0.1-5.0
Total Surface Area
700-800 100-200 5-20
(m2/g)
Plasticity High Medium Low
Cohesiveness High Medium Low
Swelling capacity High Low to None Low
CEC 80-100 15-25 3-15
Unit-Layer Charge 0.5-0.9 1.0-1.5 0
7

8. ORGANIC COLLOIDS
Humus terdiri dari 2 senyawa utama yaitu substansi non humus
(misal lipid, amino acids, carbohydrates) dan subtansi humus
(merupakan senyawa amorf dengan berat molekul tinggi, warna
coklat sampai hitam, hasil pembentukan kedua dari proses
dekomposisi)
Substansi humus dibagi menjadi :
a. Humic acid.
8