KTK -pertukaran ion----kesetimbangan.ppt

environment

1. Kuantitas –Kualitas
pertukaran ion (kation-anion)

2. Kuantitas
dan
Intensitas
Kuantitas (Quantity, Q) =
•Total = semua nutrisi dlm
tanah dalam kesetimbangan
dengan larutan tanah
•Labile = fraksi relatif reaktif
•Intensitas (Intensity, (I) =
Larut
= ion terlarut dalam larutan
tanah
•aktifitas atau konsentrasi
efektif ion dalam larutan
tanah
1. Mineral primer:
- SiO2
- Fe2O3 Al(OH)2
- CaCO3 (MgCO3)
- Mika (K)
- Feldspar (K)
- Apatit (P)
3. Bahan Organik
dan turunannya
Asam humat
Asam fulfat,
asam asetat
2. Mineral Sekunder
-Kaolinit
-Montmorilonit
-VermikulitMika (K)
-Ilit

3. Aktifitas vs Konsentrasi
dalam larutan tanah
IonKonsentrasiAktifitas
mM mM
Ca 2+ 1.68 0.98
Mg 2+ 0.71 0.43
K + 2.60 2.23
NH 4+ 4.98 4.26
SO 4- 0.75 0.42
Al 3+ 0.0255 0.0085

4. Intensitas – Aktifitas Larutan -Kapasitas
Buffer
• Air mengalir ke bawah
• Reaksi kimia terjadi : F-hasil < F-
reaktan (Intensitas)
•Tanaman mengambil nutrisi karena
perbedaan energi, bukan konsentrasi
(intensitas)
•Aktifitas (a) berhubungan dengan energi (F)
F = RT ln a (R=konstanta, T = temperatur)
• Sesuatu terjadi karena
perbedaan energi Tetapi
•Dalam tana,h sesungguhnya kapasitas
buffer menentukan intensitasnya, karena
tidak berada dalam kesetimbangan
- tanaman menjaga perputaran nutrisi
dan menyusun kesetimbangan
- penambahan pupuk menjaga dan
menyusun kesetimbangan

5. Kuantitas dan Intensitas
>>>> Kapasitas Buffer <<<<
Kapasitas Buffer – Hubungan antara kuantitas dan intensitas
kapasitas buffer = K / I
kapasitas buffer ~ 1
buffer kecil
kapasitas buffer >>> 1
buffer baik

7. Kelarutan Mineral
• Mineral larut ke dalam air tanah
• Mineral mengendap ke luar dari air tanah
• Hukum aksi masa
•Ksp lebih kecil  kelarutan lebih rendah
Ksp CaSO4 (Gypsum) = 1.95 x 10
-4
Ksp Al(OH)3 Aluminum Hidroksida = 1.6 x 10
-34
Ksp Kalsium Karbonat CaCO3 = 0.87 x 10
-6
Ksp Aluminum Hidroksida (Al (OH)3) = 0.87 x 10
-34
Ksp Fe-Hidroksida (Fe(OH)3 = 1.6 x 10
-37

8. Kelarutan Mineral
Mineral-mineral tanah: umum Oksida dan Hidroksida :
Contoh ; FeOH
2
, Al(OH)
2
, SiO
2
, dll.
pH : faktor utama penentu kelarutan mineral-mineral
(H+) = 10
–pH
(OH-) = 10 –(14-pH)
pH (H
+
)
(OH
-
)
5 10
-5
10
-9
6 10
-6
10
-8
7 10
-7
10
-7
8 10
-8
10
-6
pH (OH
-
) Fe
3+
6 10
-8
10
-12
7 10
-7
10
-15
8 10
-6
10
-18
Fe(OH)3  Fe
3+
+ 3 OH
-

Ksp = (Fe
3+
) (OH
-
) 3 = 10
-36
Nyatakan mengapa defisiensi Fe terjadi pada tanah ber pH
tinggi tetapi tidak pada tanah-tanah masam

9. Kesetaraan = equivalensi dan pertukaran ion
•Hubungan perubahan ion-ion
•Berat atom = berat dari suatu atom per mol atom
• Berat untuk jumlah atom yang sama
Al = 27g/mol, Ca=40 g/mol, K=39 g/mol,
Cl=35g/mol, O=16 g/mol
• Berat equivalen = berat dari setiap ion per mol
muatan
Al
3+
= 27/3 = 9g/mol, Ca2+ = 40/2=20g/mol,
K+=39g/mol, Cl-= 35g/mol, O2 =16/2= 8g/mol
Berat Equivalen = g/mol
e
=g/equivalen =g/eq
Miliequivalen = eq/1000 =meq

10. Kapasitas Tukar Kation (KTK)= muatan negatif
partikel tanah yang dapat menahan ion
melaluia tarikan elektrostatis
• Sumber Muatan dari Liat

̶
lapis Silikat
• Silika tetrahedra
• Alumina oktahedra
̶ Substitusi isomorfik
• Al
3+
untuk Si dalam tetrahedra = net -1
• Mg
2+
atau Fe
2+
untuk Al
3+
dalam lapis
oktahedra = net -1
• Luas Permukaan
•10 – 800 m2/g
• Pasir 3-5 meq/100 g
• Lempung 10-15 meq/100 g
• Lempung liat 15-25 meq/100 g
• Liat 20 - 50 meq/100 g
• Tanah Organik 50-100 meq/100 g

11. KTK Liat
Liat-liat Mika (Ilit & vermikulit)
̶

2:1 = 2 silika tetrahedra pada kedua sisi
aluminum oktahedra
_ Isomorfik substitusi utama dalam lapis
tetrahedra lalu muatan ditutup oleh permukaan
liat  lebih kuat
_ KTK relatif rendah : 15-40 meq/100g
_ K difiksasi – Muatan dan geometri
• Liat-liat Smektit
̶

2:1 : 2 silika tetrahedra pada setiap sisi aluminum oktahedra
_ Isomorfik substitusi utama dalam lapis oktahedra lalu muatan di
sisi dalam liat menghasilkan suatu kerapatan muatan lebih rendah
pada permukaan
_ KTK relatif tinggi : 80-120 meq/100g
_ Liat ini dikenal dengan liat mengembang dan mengkerut pada
pembasahan dan pengeringan karena tambahan air atau
perubahan antara lapis liat

12. ̶Hidrous Oksida
 mineral hidrous oksida dari Fe dan Al
 Sangat penting dalam tanah tropik terlapuk lanjut
 Muatan dari mineral ini tidak meningkat dari substitusi
isomorfik seperti dalam lapis mineral liat aluminosilikat
Muatan berkembang melalui ionisasi group hidroksida dalam
mineral. Muatan ini tinggi tergantung pH
̶

Hidroksida dikenal dengan Liat-liat muatan variable
•
• Kaolinit
̶ 1:1 =1 silika tetrahedra dan 1- aluminum oktahedra
̶ substitusi isomorfis Sangat kecil
̶ KTK sanga t rendah : 1- 10 meq/100g
̶ Umumnya tinggi dalam tanah-tanah terlapuk lanjut

13. •KTK dan Bahan Organik
_ BO = sumber sangat penting dari KTK
_ Muatan dalam mineral ini tidak meningkat dari substitusi
isomorfik seperti dalam lapis mineral liat aluminosilikat
_ Muatan berkembang melalui ionisasi group karboksil dan fenol
dalam Bahan Organik
_ Muatan tinggi tergantung pH
_ BO tinggi mempunyai KTK sangat tinggi (100-300 meq/100g
_ namun jumlah BO tanah umumnya hanya sedikit
hidup :
-Akar
-Cacing dan insekta
-Mikroorgaisme
mati :
- Residu tanaman segar
- Organisme tanah menurun
- Bahan organik aktif
busuk:
- BO terdekomposisi
sempurna
- Humus

14. ̶ Kation ditukar dengan penjenuhan NH
4
+
lalu ditukar dengan
K
+
dan kemudian NH
4
+
dan K
+ dapat
diukur
̶

Estimasi kemasaman dari pH buffer dan penambahan kation terekstrak
Conroh Hasil Uji Tanah sbb.:
1 2
Analisa •90 ppm K,
•200 ppm Mg,
•500 ppm Ca2
•2 meq/100g
kemasaman
0.2 me K/100g
2 me Mg/100g
8 me Ca/100g
2 meq
Kemasaman /100g
KTK
Tanah
= Ca
2+
+ Mg
2+
+ K
+
+
Kemasaman
Ca
2+
+ Mg
2+
+ K
+
+
Kemasaman
Estimasi KTK secara
laboratorium

15. • Karena pertukaran kation merupakan proses
kompetisi, intensitas kation dalam larutan akan berhubungan
dengan jumlah relatif kation berbeda pada KTK
_ % Kejenuhan Kation pada KTK
• % Kejenuhan = Kation tertukar /KTK
• K = 0,2 me/100g
• KTK = 10 me/100g
• kejenuhan K = 0,2/10 = 2%
Persen kejenuhan Kation pada KTKPersen kejenuhan Kation pada KTK

16. Ion = Kation atau Anion
Unsur Berat atom Berat ekuivalenIonik Radius (nm)
Kation-kation Non-Hyd Hyd
Al3+ 27 9 0.051
H+ 1 1
Ca2+ 40 20 0.099 0.96
Mg2+ 24 12 0.066 1.08
K+ 39 39 0.133 0.53
NH4+ 18 18 0.143 0.56
Na+ 23 23 0.097 0.79
Anion-anion
H2PO4- 97 97
SO4-2 96 48
NO3- 62 62
Cl- 35 35
OH- 17 17

17. •
Selektifitas Pertukaran IonSelektifitas Pertukaran Ion
_ Ion tertukar > muatan tertukar
_ Seri Liotropik:
• Afinitas kation
• Hukum Coulomb : F=Dq
1q
2/r
2
•Afinitas meningkat  Muatan
dan ukuran
Pertukaran ion :
•Atraksi antara perubahan
partikel tanah dan ion-ion
•Perubahan harus selalu
seimbang
•ion dapat bertukar dengan
setiap ion lain selama
kesetimbangan dipertahankan
•Kekuatan atraksi bervariasi

19. Ringkasan Pertukaran Kation
• Ukuran KTK ditentukan oleh ciri tanah
• muatan permanen dan tergantung pH
• Sejumlah besar nutrisi dapat ditahan pada KTK
• Tidak semua ion sama selektifitasnya dari atraksi yang
berhubungan dengan seri liotropik
• Kebanyakan kation meningkatkan buffering secara cepat

• Ion-ion dapat ditukar ditahan terhadap pencucian