KOLOID TANAH

Hara-hara dijerap oleh koloid tanah, yang merupakan partikel tanah yang halus berupa mineral liat atau humus dan bermuatan listrik.  Adanya muatan listrik ini menyebabkan koloid ini dapat menarik ion-ion unsur hara.  Tanah mengandung 3 tipe koloid yaitu: Liat silikat, liat oksida dan humus.

Liat Silikat

Mineral liat tidak hanya merupakan pecahan sederhana dari debu atau pasir menjadi partikel yang lebih kecil.  Partikel liat adalah kristal kecil atau mineral yang dibentuk dalam tanah akibat perubahan iklim.  Mineral liat yang terbentuk akibat perubahan iklim disebut dengan mineral sekunder.

Sebuah partikel liat silikat disebut misel yang merupakan lempengan kristal yang tersusun banyak lapisan.  Tiap-tiap lapisan tersusun atas 2 atau 3 lembar (lempeng) unsur Silicon (Si), Oksigen (O) dan Aluminium (Al).  Tiga elemen tersebut berkombinasi membentuk beberapa lempengan, yang dapat membentuk beberapa macam liat.

            Di dalam tanah silicon berkombinasi dengan oksigen untuk membentuk lempengan silikat.  Unit dasar utama lempeng silikat adalah tetra hedron silika, sebuah atom silicon dikelilingi empat atom oksigen.  Lempengan kedua liat silikat yang penting adalah lempengan alumina.  Unit dasar pembentuk lempengan alumina adalah alumina oktahedron, dimana sebuah atom aluminium dikelilingi enam kelompok hidroksil (OH^-) untuk membentuk bangun oktahedron.  Okatahedron bergabung melalui kelompok hidroksil membentuk lempengan alumina.

            Lempengan ini dapat menumpuk dengan yang lain dengan beberapa cara untuk membentuk kristal liat yang lengkap.  Tumpukan yang paling sederhana adalah gabungan lempengan alumina dengan lempengan silikat membentuk lapisan 1 :1.  Tumpukan lempengan selanjutnya adalah tumpukan antara sebuah lempeng alumina dengan dua lempeng silikat.  Disini alumina oktahedron dipindahkan semua tetapi dua dari kelompok hidroksilnya dibagi dengan atom oksigen dengan lempeng silika dengan struktur 2 :1.

Jenis-jenis Liat Silikat

Beberapa tipe liat adalah 1: 1 atau 2 : 1 lapisan yang teriikat bersama-sama. Beberapa liat memiliki ikatan yang kuat dan mengikat kation dengan baik, sedang yang lainnya tidak. Beberapa liat bersifat lengket, plastis, dan beberapa mengembang waktu basah.

            Sifat-sifat liat silikat ini  bergantung pada  bagaimana kemudahan lapisan tersebut dipisahkan.  Jika liat-liat tersebut dapat  mengendur dengan mudah, air dapat masuk ke dalam celah antara lapisan, dan partikel akan mengembang pada saat basah dan akan menyusut pada saat kering.  Liat seperti itu disebut  liat mengembang dan mengkerut (Expanding clay).

            Liat mika.  Liat mika adalah  liat type 2 :1 berasal dari pelapukan mineral mika.  Mineral litany disebut dengan mineral  illit, terikat dengan kuat dengan jembatan ion potassium (K).  Jika semua potasium hilang akan muncul liat baru yaitu yang disebut vermikulit, liat ini sangat luas permukaannya pada saat basah.

            Liat Smectite. Smectit juga terbentuk dari pelapukan feldspar atau pelapukan lebih lanjut dari vermikulit.  Liat ini memiliki perbandingan liat 2 : 1, bersifat lengket, dan permukaannya luas.  Air akan masuk diantara lapisan, sehingga lapisan dapat memegang dengana bebas, kekuatan mengikatnya sangat kuat untuk mengikat partikel secara bersama sama.  Hal tersebut berarti bahwa liat smectit terbentuk dari partikel yang sangat kecil.  Mineral liat smectite yang  terkenal adalah montmorilonit.  

            Liat Chlorit.  Lapisan chlorite diikat dengan keempat lapisan liat.  Modelnya adalah liat 2:1:1.  Keempat lapisan secara bersama-sama adalah lempeng alumina atau sebuah lempeng Magnesium-Oksigen Oktahedra.  Lempeng ini terikat dengan lapisan 2:1 secara bersama sama terikat sangat kuat.

             Liat Kaolinit.  Liat ini memiliki perbandingan 1 : 1 .  Ikatan Hidrogen mengikat lapisan dengan kuat, sehingga tidak ditemukan air diantara lapisan.  Kaolinit sedikit mengembang dibandingkan semua jenis liat.  Liat ini menunjukkan permukaan yang paling kecil untuk adsorbsi kation tanah.  Ikatan yang kuat membuat ukuran partikel sama besar dengan debu.  Kaolinit sangat sangat plastis dan dapat digunakan untuk membuat tembikar (barang-barang dari tanah liat).

            Liat Oksida.  Liat ini disebut sesquioksida yang merupakan partikel-partikel halus  besi oksida (Fe₂O₃) dan Aluminium Oksida (Al(OH)₃).  Oksida-oksida  ini  banyak terdapat pada tanah tua di daerah iklim tropika basah.  Lamanya waktu pelapukan telah mencuci silica dan beberapa alumina meninggalkan oksida.  Liat oksida cenderung menjadi aggregat yang kuat, berlapis dan gumpalannya berukuran pasir dan mempunyai sifat yang sama dengan pasir.  Liat oksida tidak mengembang, tidak lengket dan memiliki kekuatan terbatas untuk menahan unsur hara.

            Humus.  Partikel humus adalah hasil akhir  pembusukan bahan organik. Tidak berbentuk kristal dan berbentuk tidak teratur, berbentuk putaran. Humus tidak mempunyai sifat fisik seperti liat, lengket dan plastis.  Namun, mereka memiliki kekuatan yang lebih untuk menjerap unsur hara dibandingkan dengan liat.  Humus keberadaannya dalam tanah tidak stabil, karena dari waktu ke waktu proses dekomposisinya akan melepaskan CO₂ (karbondioksida).

Koloid yang bermuatan.  Koloid biasanya membawa sebuah muatan negatif yang dapat menarik kation dari larutan tanah.  Partikel liat memiliki muatan negatif dengan dua cara.  Cara pertama beberapa kelompok hidroksil pada akhir pelapukan misel liat kehilangan ion hidrogennya.  Ion hydrogen ini merupakan sebuah proton, sehingga kepergiannya menjadi sebuah muatan yang tidak seimbang. Ion hydrogen ini akan lepas dari gugus OH^- karena adanya perubahan pH tanah.   Muatan negatif yang terjadi karena proses ini disebut sebagai muatan tergantung pH (pH dependent Charge).  Muatan negatif ini berubah-ubah tergantung kepada pH tanah (Gambar 2.1).  Proses yang kedua adalah substitusi isomorphic.  Satu kation dapat menggantikan kation yang lain dengan ukuran serupa dengan sebuah lempengan liat.  Sebagai contoh Aluminium (Al³⁺) dapat menggantikan  atom silicon (Si⁴⁺) dalam lapisan silica sehingga pada seluruh permukaannya memiliki muatan negatif.  Adanya muatan negatif pada mineral liat menyebabkan mineral liat tersebut dapat menarik kation, sehingga misel dikelilingi oleh kumpulan kation.

Muatan negatif yang berasal substitusi isomorphic terdistribusi secara merata pada seluruh permukaan mineral liat dan membentuk muatan permanent dan tidak dipengaruhi oleh pH larutan  

Berbagai jenis liat berbeda dalam sejumlah tapak muatan negatif, sehingga kemampuannya untuk mengikat kation juga berbeda  :

-          Kaolinit memiliki muatan negatif yang kecil, disebabkan karena kecilnya substitusi isomorfik yang terjadi.

-          Smectit memiliki banyak tapak negatif karena adanya ion Magnesium (Mg²⁺) menggantikan beberapa Aluminium (Al³⁺). Sehingga  kation dapat diadsorbsi dalam ruang diantara lapisan 2 : 1.

-          Vermikulit memiliki muatan negatif yang lebih besar, disebabkan karena satu diantara empat atom silicon digantikan aluminium.  Liat ini dapat mengembang , sehingga beberapa kation dapat ditahan diantara lapisan 2 : 1.

-          Illit memiliki substitusi yang sama dengan vermikulit.  Namun karena lapisan-lapisannya terikat bersama-sama  dengan potassium (K), sehingga sedikit kation yang dapat diikat diantara lapisan-lapisannya.  Dengan demikian Illit mampu menahan lebih sedikit kation daripada vermikulit.

-          Sesquioksida memiliki muatan negatif sangat kecil, kecuali untuk sedikit kelompok hidroksil di pernukaannya.

-          Humus memiliki banyak tapak jerapan. Banyak senyawa organik yang ditemukan dalam humus mempunyai gugus hidroksil sebagai bagian strukturnya.  Gugus ini dapat melepaskan hidrogennya untuk membentuk muatan negatif pada seluruh permukaan partikel humus.