際際滷

際際滷Share a Scribd company logo

kimia tanah

Download as PPTX, PDF
Nur Fatoni
Nur Fatoni

Ilmu kimia tanah membahas komposisi, struktur, sifat, dan proses kimia bahan dan senyawa dalam tanah. Tujuannya adalah memahami komponen organik dan anorganik tanah serta mekanisme reaksi untuk mengembangkan teknologi pengelolaan tanah yang berkelanjutan. Prinsip dasar kimia tanah meliputi teori atom, ikatan ion, satuan SI, dan interaksi larutan.

1 of 53
Downloaded 66 times
ILMU KIMIA TANAH
KIMIA TANAH Merupakan cabang terbaru dari ILMU TANAH, dibandingkan dengan Fisika Tanah, Genesa dan Taksonomi Tanah, Mikrobiologi Tanah, Kesuburan Tanah, dan Mineralogi Tanah Tetapi Kimia Tanah dapat memberikan penjelasan atas berbagai issue dan topik pada cabang ilmu tanah yang lainnya.
TUJUAN PEMBELAJARAN Tujuan pembelajaran Ilmu Kimia Tanah adalah mahasiswa dapat memahami dan menguasai komponen inorganik dan organik tanah, mekanisme reaksi adsorpsi, pertukaran kation dan anion, kemasaman dan salinitas, proses oksidasi - reduksi dan proses kimia dalam pembentukan tanah untuk mengembangkan kreativitas di dalam penemuan dan pengembangan teknologi pengelolaan tanah yang berkelanjutan
Ilmu kimia : mempelajari komposisi, struktur dan sifat dari suatu bahan, proses kimia dan fenomena beserta perubahan yang ditimbulkannya atas suatu bahan dan senyawa. Ilmu Kimia : Kimia Analitik, Biokimia, Geokimia, Kimia Anorganik, Kimia Organik, Kimia Fisika
Referensi 1. Bohn, H.L., B.L. Mc Neal, and G.A. OConnor. 2001. Soil Chemistry. John Wiley and Son. New York. 2. Essington. M.E. 2004. Soil and Water Chemistry. CRC Press. Washington. 3. Murray Mc Bride. 1994. Environmental Chemistry of Soils. Oxford University Press. New York. 4. Rengel, Z. 2003. Handbook of Soil Acidity. Mercel Dekker. New York. 5. Tan, K.H. 2011. Principle of Soil Chemistry. CRC Press. Taylor & Francis Group. New York. 6. V.P. Evangelou. 1998. Environment Soil and Water Chemistry. John Wiley & Sons. New York
PRINSIP PRINSIP DASAR KIMIA TANAH Teori Atom, Ikatan Ion, Satuan- satuan SI, Interaksi Air dan Larutan, Interaksi Larutan dan Larutan serta Konstante Laju dan Tingkat Reaksi.
A. TeORi ATOM Konsep atom merupakan partikel terkecil dari suatu partikel pertama kali dikemukakan oleh Demokritus atau Leucippus pada 425 SM Atom mempunyai 3 komponen, yaitu: 1. Elektron, yaitu komponen dari atom yang bermuatan negatif 2. Proton, yaitu komponen atom yang bermuatan positif. Proton mempunyai massa yang jauh lebih besar daripada elektron 3. Neutron, yaitu komponen atom yang bermuatan zero dan mempunyai massa atom 1. Proton dan neutron menempati bagian pusat atom atau nukleus
Nukleus mempunyai berat jenis yang tinggi dan penyumbang massa terbesar dari atom Elektron dari suatu atom bergerak mengelilingi nukleus menurut berbagai lintasan tertentu Lintasan pertama yang paling dekat dengan nukleus disebut lintasan K, diikuti oleh lintasan L, dst. Contoh: Uranium (238U) mempunyai 92 elektron yang tersebar disekeliling nukleus pada lintasan K, L, M, N, O, P dan Q. Elektron yang menempati lintasan paling luar adalah yang paling bertanggung jawab pada sifat kimia dari suatu senyawa.
Atom yang kehilangan satu atau lebih elektron dari lintasan yang terluar disebut sebagai KATION. Atom yang mempunyai kelebihan elektron disebut sebagai ANION Diameter Nukleus : 1 x 10-13 dan 1 x 10-12 cm.
Berat dan Massa Atom Bilangan Massa atom (AM) adalah penjumlahan dari massa proton (PM) dan neutron (NM). Massa dari elektron dapat diabaikan karena sangat kecil atau pengaruhnya terhadap massa atom total tidak signifikan, sehingga: AM=PM+NM. Berat atom bukan merupakan ukuran berat yang sesungguhnya dan merupakan bilangan referensi yang menunjukkan berat relatif dari berbagai macam atom, contoh: Hidrogen mempunyai berat relatif 1, karena merupakan atom yang paling kecil, oksigen mempunyai berat atom 16, berarti bahwa atom oksigen adalah 16 kali atom hidrogen. Uranium mempunyai berat 238 yang merupakan atom yang terberat di alam. Tidak ada unit berat tertentu untuk menyatakan berat atom
Berat atom hanya dipakai untuk suatu unsur, sedangkan suatu senyawa mempunyai berat molekul yang merupakan jumlah berat atom dari unsur penyusun senyawa tersebut. Penetapan hidrogen sebagai dasar untuk menetapkan berat atom suatu unsur kemudian digantikan oleh C dengan berat atom rata-rata 12,0000. Tetapi pergantian ini mempunyai pengaruh yang sangat kecil di dalam berat atom.
Bilangan Avogadro Jumlah atom di dalam 1 gram berat atom dari suatu unsur adalah 6 x 1023. Bilangan tersebut dikenal sebagai BILANGAN AVOGADRO. Berapa berat satu atom hidrogen ? Karena di dalam 1 gram hidrogen ada 6 x 1023 atom, maka 1 atom hidrogen mempunyai berat 1/(6 x 1023) = 1,67 x 10-24 gram. Berat 1 atom Uranium = 238/(6 x 1023) =
Valensi Valensi dari suatu unsur merupakan sifat yang diukur dari jumlah atom hidrogen yang dapat diikat oleh satu atom dari unsur tersebut, jika negatif, atau yang dapat ditukar oleh satu atom dari unsur tersebut jika positif. Secara sederhana, valensi merupakan kemampuan kombinasi dari atom. Atom dengan kemampuan kombinasi yang paling rendah dianggap mempunyai valensi 1. Valensi merupakan jumlah keseluruhan dan terkait dengan elektron valensi dari atom yang membawanya. Elektron valensi adalah elektron yang ditambat, hilang atau dipakai bersama- sama dalam suatu reaksi kimia.
Berat EkuivalenBerat Ekuivalen dari suatu atom atau ion diartikan sebagai Berat atom/Valensi Elemen yang terlibat di dalam suatu reaksi senantiasa bereaksi dalam jumlah proporsional terhadap berat ekuivalennya. Sebagai contoh: 1. Ion monovalen, 1 equivalen = 1 mol 2. Ion polivalen, berat ekuivalen tergantung dari reaksi: H3PO4 H+ + H2PO4 - 1 Ek = 1 mol H3PO4 2H+ + HPO4 -2 1 Ek = 遜 mol H3PO4 3H+ + PO4 -3 1 Ek = 1/3 mol
3. Dalam reaksi komplek dan presipitasi, hubungan antara berat ekuivalen dan jumlah mol dapat dibaca secara langsung dari reaksi. Dalam titrasi sianida dengan perak (Ag) metode Mohr: Ag+ + CN- AgCN, 1 Ek sianida = 1 mol metode Liebig: Ag+ + 2CN- Ag(CN)2 -, 1 Ek sianida = 2 mol
4. Dalam reaksi oksidasi-reduksi Dalam reaksi ini, ekuivalensi dari suatu senyawa merupakan bagian mol senyawa yang dalam reaksinya melepaskan 遜 gram atom oksigen, atau kombinasi dengan 1 gram atom hidrogen atau dengan unsur lain yang bervalensi tunggal (univalent). Salah satu cara untuk menentukan ekuivalensi adalah dengan menentukan perubahan status oksidasi dari suatu unsur, contoh : a. Dalam titrasi ion ferro menjadi ion ferri menggunakan agen pengoksidasi, status oksidasi besi berubah dari 2 menjadi 3: Fe2+ Fe3+, sehingga 1 Ek besi ferro = 1 mol
a. Sebaliknya, dalam oskidasi logam besi menjadi ion ferri, status oksidasi besi berubah dari 0 menjadi 3: Fe Fe3+, sehingga 1 Ek logam besi = 1/3 mol b. Dalam analisis volumetrik, dimana permanaganat digunakan sebagai agen pengoksidasi dalam medium asam, ion permanganate direduksi menjadi ion mangan, MnO4 - Mn2+ atau Mn7+ + Mn2+, perubahan status oksidasi Mn dari 7 menjadi 2, sehingga berat ekuivalen permanganat adalah 1/5 mol. Jika di dalam medium netral, permanganat direduksi menjadi MnO2: MnO4 - MnO2 atau Mn7+ + Mn4+, sehingga berat ekuivalen permanganet = 1/3 mol.
Selain dengan cara menggunakan status oksidasi, berat ekuivalen dapat pula ditentukan dengan jumlah elektro yang ditransfer dalam reaksi oksidasi-reduksi. Sebagai contoh Berat ekuivalen (BE) = berat molekul/jumlah elektron yang dilepas atau ditambat Fe2+ Fe3+ + e-, BE = Fe/1 Sn2+ Sn4+ + 2e-, BE = Sn/2 Fe(CN)6 4- Fe(CN)6 3- + e-, BE = Fe(CN)6/1 As3+ AS5+ + 2e-, BE = AS/2 MnO4 - + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O, BE = MnO4/5 MnO4 - + 4H+ + 3e- MnO2 + 2 H2O, BE = MnO4/3 Cr2O7 2- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O, BE = Cr2O7/6 VO4 3- + 6H+ + e- VO2+ + 3H2O, BE = VO4/1
Normalitas Normalitas merupakan berat ekuivalen dari suatu senyawa yang terlarut dalam 1 liter larutan, jadi bila 1 ekuivalen terdapat di dalam 1 liter larutan, larutan tersebut adalah 1 normal. Simbol N (normalitas) biasanya digunakan untuk membedakan dengan N (nitrogen)
Isotop Isotop diartikan sebagai suatu elemen yang mempunyai bilangan atom (atomic number) yang sama tetapi bilangan massa (mass number) yang berbeda. Jelas bahwa tidak semua atom dari unsur yang sama mempunyai berat atom yang sama. Analisis spektrografi massa menunjukkan bahwa ada 3 jenis oksigen dengan bilangan massa 16, 17 dan 18. Tiga jenis oksigen tersebut merupakan isotop oksigen. Atom dari isotop mempunyai jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda. 99,76 % oksigen di alam ada di dalam bentuk 16O, demikian halnya dengan tiga isotop hidrogen, yaitu 1 1H, 1 2H (deuterium) dan 1 3H (tritium). Deuterium dan Tritium jarang ada.
SATUAN SATUAN KIMIA Mol merupakan unit yang dapat dipakai untuk menunjuk besarnya reaksi, yang proporsional terhadap massa dan volume senyawa yang bereaksi. Unit pengubah dari satuan massa ke mol, yaitu berat atom atau molekul gram, yang merupakan massa (dalam gram) dari 1 mol atom, ion atau molekul. Berat molekul adalah jumlah dari berat atom dari ion atau atom di dalam molekul. Jadi 1 mol H2 mempunyai massa dari 2 gram dan mengandung 6,02 x 1023 molekul H2 atau 12,04 x 1023 atom H. Molekul H2 tersebut akan bereaksi dengan 遜 mol (16 gram) O2 untuk membentuk 1 mol H2O (18 gram). Jumlah mol dari reaktan dan produk dapat berubah selama reaksi, tetapi massa total tetap konstan.
Berat atom (BA) dari suatu unsur adalah merupakan berat rata-rata dari isotop, contoh: BA hidrogen adalah 1,008 yang merupakan rata-rata dari 3 isotop H. Rata-rata berat atom dan bilangan atom dapat diketahui dari TABEL PERIODIK UNSUR (Contoh Na, Mg, K, Ca) Gravimetri yang merupakan analisis kimia yang akurat yang berdasar atas massa dari produk dan reaktan. Molaritas dan Molalitas
mg/l dan 袖g/l (miligram per liter dan mikrogram per liter) sering dipakai untuk menyatakan konsentrasi yang rendah, tetapi tidak dapat menggambarkan jumlah ion di dalam larutan Parts per million (ppm) berarti unit massa/massa (袖g/g atau mg/kg) dalam fase padatan. Tetapi ppm dapat pula berarti mg/l di dalam larutan. Parts per billion (ppb) kadang disamakan dengan 袖g/l, tetapi sebetulnya keliru karena billion berarti 109 atau 1012. Konsentrasi yang rendah kadang dinyatakan dalam bentuk logaritma negatif atau skala p, sperti pH yang merupakan logaritma negatif dari konsentrasi (atau aktifitas) ion H+. Dalam literatur tanah, skala p dipakai untuk menggambarkan aktifitas ion seperti pNa, pH2PO4, pCa, dsb.
Konsentrasi tinggi pada padatan, cairan maupun campuran gas dapat dinyatakan dalam fraksi mol atau persen mol. Fraksi mol berarti nisbah mol suatu senyawa/mol total dari senyawa campuran. Persen berarti fraksi mol x 100 % Cairan pekat juga dapat dinyatakan dengan % berat yang merupakan nisbah massa dari bahan terlarut/massa larutan x 100.
Konsentrasi gas biasanya dinyatakan dengan fraksi mol atau tekanan parsial pada konsentrasi tinggi dan ppm pada konsentrasi rendah. Walaupun fraksi mol berarti nisbah mol/mol dan tekanan parsial berarti nisbah volume/volume, tetapi pada dasarnya identik. Volume semua gas pada 0oC dan 1 atm adalah 22,4 liter/mol. Oleh karena itu, volume dari gas dalam campuran merupakan ukuran langsung dari jumlah molekul atau mol nya. Parts per million pada fase gas berarti unit volume/volume yang sebanding dengan tekanan parsial x 106. Konsentrasi CO2 di dalam atm adalah fraksi mol atau tekanan parsial 0,00033 atau 330 ppm (v/v). Dengan kata lain, 330 molekul CO2 ditemukan dalam setiap sejuta molekul gas di udara. Unit ppm dalam fase gas berarti jumlah mol.
Unit SI The Systeme International dUnites (SI) merupakan modifikasi dari unit metrik sekaligus upaya untuk menstandarisasi unit antar disiplin ilmu. Unit SI berdasarkan atas 7 unit fundamental Kuantitas Unit SI dasar Simbol Panjang Meter m Massa Kilogram kg Waktu Detik s Arus Listrik Ampere A Suhu termodinamika Kelvin K Jumlah senyawa Mol mol Intensitas luminous Kandela cd
NORMALITAS DAN MOLARITAS Normalitas : banyaknya berat ekuivalen suatu senyawa yang terkarut di dalam 1 lieter larutan. MOLARITAS MOLALITAS
MOLALITAS , NORMALITAS DAN MOLARITAS Molality (molalitas = m) is the number of moles of solute dissolved in one kilogram of solvent. Note that the solvent must be weighed unless it is water. One liter of water has a specific gravity of 1.0 and weighs one kilogram. To make a one molal aqueous (water) solution of sodium chloride (NaCl) , measure out one kilogram of water and add one mole of the solute, NaCl to it. The formula weight for NaCl is 58, and 58 grams of NaCl dissolved in 1kg water would result in a 1 molal solution of NaCl.
Example of molality What is the molality of a solution of 10 g NaOH in 500 g water? 10 g NaOH = 0.25 mol NaOH 500 g water = 0.50 kg water molality = 0.25 mol / 0.50 kg molality = 0.05 M / kg molality = 0.50 m
Molarity (M): The molar unit is probably the most commonly used chemical unit of measurement. Molarity is the number of moles of a solute dissolved in a liter of solution. A molar solution of sodium chloride is made by placing 1 mole of a solute into a 1-liter volumetric flask. (Taking data from the example above we will use 58 grams of sodium chloride). Water is then added to the volumetric flask up to the one liter line. The result is a one molar solution of sodium chloride.
Example: What is the molarity of a solution made when water is added to 11 g CaCl2 to make 100 mL of solution? 11 g CaCl2 = 0.10 mol CaCl2 100 mL = 0.10 L Molarity = 0.10 mol / 0.10 L Molarity = 1.0 M CaCl2
Normality (N): There is a relationship between normality and molarity. Normality can only be calculated when we deal with reactions, because normality is a function of equivalents. Normality is equal to the gram equivalent weight of a solute per liter of solution.
Example: 1 M sulfuric acid (H2SO4) is 2 N for acid-base reactions because each mole of sulfuric acid provides 2 moles of H+ ions. On the other hand, 1 M sulfuric acid is 1 N for sulfate precipitation, since 1 mole of sulfuric acid provides 1 mole of sulfate ions.
IKATAN KIMIA
IKATAN KIMIA IKATAN KIMIA Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut : a). Atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron. b). Penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom. Ikatan kimia pada prinsipnya berasal dari interaksi antar elektron-elektron yang ada pada orbit luar, atau orbit yang terisi sebagian atau orbit bebas
Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur. Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat. Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia). Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia. Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom
GAS MULIA Periode Unsur Nomor Atom K L M N O P 1 He 2 2 2 Ne 10 2 8 3 Ar 18 2 8 8 4 Kr 36 2 8 18 8 5 Xe 54 2 8 18 18 8 6 Rn 86 2 8 18 32 18 8
AIR DAN BAHAN TERLARUt Di dalam air, terjadi interaksi antar molekul air, antar bahan terlarut dan antara air dan bahan terlarut. Interaksi antar molekul air di dalam air terjalin sangat kuat yang dibuktikan dengan titik didih dan panas jenis (spesific heat) yang tinggi. Sebagai perbandingan, H2S mempunyai titik didih 61尊C. Penyebab utama dari interaksi kuat antara molekul air tadi adalah bangun molekul H2O yang jauh lebih nonlinear daripada molekul H2S. Ion H+ di dalam H2O terpisah dengan sudut 105尊. Molekul air mempunyai dua kutub (dipole) yang berujung positif (sisi H) dan berujung negatif (sisi
Interaksi elektrik antara ujung positif suatu molekul air dengan ujung negatif dari molekul air lainnya menghasilkan suatu struktur internal yang terwujud dengan baik pada es, tetapi tidak terwujud pada air. Ada kemungkinan sebagian dari molekul tersebut mempunyai struktur serupa es (icelike structure), tetapi terbatas pada jarak yang pendek dengan arah tertentu, sedangkan molekul air yang jauh akan membentuk struktur serupa es lainnya dengan orientasi yang berbeda dengan molekul tadi.
Ion, bahan terlarut yang bermuatan dan yang tidak bermuatan memecah stuktur molekul air yang serupa es tadi. Muatan yang dimiliki oleh bahan terlarut cenderung untuk mengorientasi molekul air disekelilingnya dengan menarik ujung kutub air yang bermuatan positif atau negatif. Walaupun molekul bahan terlarut dan air senantiasa bergerak tetapi pada suatu saat tertentu keduanya berdekatan. Jika keduanya berdekatan dalam waktu yang lebih lama daripada waktu yang digunakan oleh molekul air agar terdisosiasi dari struktur air, maka ion tersebut akan dikelilingi oleh molekul air (water sphere atau solvation sphere) secara
Sebaliknya, jika keduanya berdekatan dalam waktu yang singkat daripada itu, ion akan mempunyai watersphere yang tidak sempurna. Jumlah molekul air yang mengelilingi ion tersebut dinamakan bilangan hidrasi primer (primary hydration number). Walaupun bilangan hidrasi primer ini bergantung dari metide yang digunakan. Di luar solvation sphere ini, muatan ion juga akan berpengaruh pada lapis kedua dari molekul air yang berdekatan. Molekul air ini sudah terlempar dari keseluruhan struktur air tetapi tidak bergabung secara erat dengan ion. Secara praktis, orientasi molekul air pada solvation sphere primer dan orientasi acak pada lapis kedua akan
Interaksi ANTAR Bahan terlarut Ion bebas tidak terdapat di dalam larutan yang encer, sehingga semua ion terlarut dan kemungkinan semua molekul terlarut senantiasa dikelilingi oleh molekul air. Ion-ion juga saling berinteraksi sepanjang jarak-jarak tertentu. Konsep aktivitas (activity) berkaitan dengan interaksi elektrostatik jarak jauh (long-range electrostatic atau >5) antar ion-ion, sedangkan interaksi ion-ion dalam jarak pendek (short- range electrostatic) disebut sebagai ion
Ion Kompleks dan Pasangan Ion (Complex Ion and Ion Pairs) Ion dan molekul yang berinteraksi dalam jarak pendek akan membentuk ikatan dan kehilangan masing-masing identitasnya dengan membentuk kompleks ion atau ion pasangan. Sebagai contoh: ion Fe(H2O)6 3+ dan Al(H2O)6 3+ , molekul air terikat secara kuat pada ion pusatnya dan karakteristik kimianya berubah, yaitu jauh lebih mudah melepas H+ daripada tanpa Fe3+ dan Al3+ sebagai pusat ion.
http://www.chemguide.co.uk/inorganic/complexions/whati s.html
Ion kompleks biasanya didefinisikan sebagai kombinasi antara kation pusat dengan satu atau lebih ligan. Ligan adalah sebarang ion atau molekul dalam koordinasi dari ion sentral, misalnya H2O pada contoh di atas. Tetapi seringkali air diabaikan di dalam ion kompleks sehingga pengertian ion kompleks kadang- kadang terbatas untuk selain air. Ligan lainnya melakukan penetrasi solvation sphere atau hydration sphere bagian dalam (inner) dari ion pusat dan menggantikan satu atau lebih molekul air bagian dalam.
Sebaliknya, pasangan ion merupakan pengikatan ligan di luar dari solvation sphere bagian dalam, sehingga apabila terpisah, ion yang terhidrasi akan bergabung secara elektrostatik dan berlaku seolah unit tunggal sepanjang interval waktu yang lama. Ion kompleks dan pasangan ion adalah identik dengan inner complexes dan outer complexes. Banyak dari alkali bumi dan cation logam transisi dalam larutan tanah berada di dalam bentuk ion kompleks dan pasangan ion.
Dalam upaya berasosiasi dengan ion pusat, ligan harus berkompetisi dengan molekul air di dalam ion pusat, dan ligan tersebut juga harus kehilangan beberapa molekul air-nya. Ligan seringkali merupakan anion dari asam lemah, sehingga H+ berkompetisi dengan kation sentral untuk ligan. Kompetisi terjadi antara kation dan H+ untuk ligan, termasuk air dan OH-. Kekuatan (strength) dari asosiasi antara molekul atau ion di dalam larutan tanah dinyatakan dalam berbagai konstanta keseimbangan. Konstanta stabilitas menunjuk pada ion kompleks dan pasangan ion, konstanta hidrolisis dan deprotonasi menunjuk pada kehilangan H+ dari ligan air yang berasosiasi dengan pusat kation, sedangkan produk
Pembentukan ion kompleks adalah hasil dari daya ketertarikan kation-anion yang melebihi kompetisi antara kation dan H+ untuk berbagai macam ligan termasuk air. Sebagai contoh adalah pembentukan kompleks ion monofluoroaluminum selama ekstraksi aluminium reaktif dari tanah. Al(H2O)63+ + F- AlF(H2O)52+ + H2O Ligan seperti H2O, OH-, F- dan CN- hanya dapat menempati satu posisi disekeliling kation pusat dan disebut sebagai ligan unidentate. Ligand penghubung (bridging ligand) seperti O2-, CO32-, dan PO43- dapat menempati satu posisi di dalam koordinasi dari dua kation yang berbeda. Ini disebut juga
Hidrolisis dan Deprotonasi Seperti yang sudah dibahas bahwa tingginya H pada ion trivalen menyebabkan kation polivalen terhidrasi di dalam larutan, sebagai contoh Fe(H2O)63+ dan Al(H2O)63+. Ion dan molekul air berikatan secara erat sehingga menjadi seolah-olah ion besar yang tunggal dimana molekul air menempati posisi tertentu dalam solvation sphere di sekeliling ion pusat.
Ketertarikan ion pusat kepada ligan air sangat kuat sehingga muatan kation cenderung untuk menolak ion hidrogen atau proton dari molekul air. Jika larutan dibuat lebih alkalis, maka lebih banyak H+ yang akan terdisosiasi dari solvation sheat. Sebagai contoh adalah kompleks ion yang terbentuk oleh P5+ dalam larutan, PO2OH(H2O) atau H3PO4. Ion H+ pertama akan dilepas pada pH 3, H+ kedua dilepas pada pH 7+ dan H+ ketiga dilepas pada pH 10. S6+ dalam SO42- dan N5+ dalam nitrat (NO3-) bereaksi lebih kuat dengan pelarutnya, sehingga proton sudah dilepas dalam larutan yang sangat asam. Dalam keadaan ini yang tersisa adalah ligan oksida yang baru akan dilepaskan jika ion pusat tereduksi menjadi bervalensi yang lebih rendah.
Fe(H2O)63+ ion lebih lemah daripada asam sulfat dan asam nitrat, tetapi lebih kuat daripada asam fosfat. Pelepasan H+ pada hidrolisis Fe(H2O)63+ terjadi sebagai berikut: Fe(H2O)63+ = FeOH(H2O)52+ + H+ Hidrolisis berlanjut pada pH yang lebih tinggi FeOH(H2O)52+ = Fe(OH)2(H2O)4+ + H+ Fe(OH)2(H2O)4+ = Fe(OH)3(H2O)3 + H+
Reaksi hidrolisis dari Al3+ adalah analog dengan Fe3+ tetapi Al3+ bersifat kurang asam. Kehilangan H+ yang pertama dari Al(H2O)63+ terjadi pada pH 5. Hidrolisis H+ yang kedua dan ketiga terjadi pada pH yang lebih tinggi, dan dibarengi dengan polimerisasi dari produk hidrolisis dan presipitasi Al(OH)3. Pembentukan Al(OH)4- menjadi nyata pada pH di atas 7, dan kelarutan aluminium biasanya meningkat pada pH di atas 8. Peristiwa hidrolisis yang terjadi pada Al3+ dan Fe 3+ secara teori juga terjadi pada kation walaupun dengan intensitas hidrolisis yang berbeda. Kation alkali dan alkali bumi dapat mengalami deprotonasi pada pH yang ekstrem tinggi, hanya saja pH yang
BIBLIOGRAFI Bohn, H.L., B.L. Mc Neal, and G.A. OConnor. 2001. John Wiley and Son. New York. Essington. M.E. 2004. Soil and Water Chemistry. CRC Press. Washington. Sparks, D.L. 1989. Kinetics of of Soil Chemical Processes. Academic Press. Tan, K.H. 2011. Principle of Soil Chemistry. CRC Press. Taylor & Francis Group. New York.

More Related Content

kimia tanah

  • 2. KIMIA TANAH Merupakan cabang terbaru dari ILMU TANAH, dibandingkan dengan Fisika Tanah, Genesa dan Taksonomi Tanah, Mikrobiologi Tanah, Kesuburan Tanah, dan Mineralogi Tanah Tetapi Kimia Tanah dapat memberikan penjelasan atas berbagai issue dan topik pada cabang ilmu tanah yang lainnya.
  • 3. TUJUAN PEMBELAJARAN Tujuan pembelajaran Ilmu Kimia Tanah adalah mahasiswa dapat memahami dan menguasai komponen inorganik dan organik tanah, mekanisme reaksi adsorpsi, pertukaran kation dan anion, kemasaman dan salinitas, proses oksidasi - reduksi dan proses kimia dalam pembentukan tanah untuk mengembangkan kreativitas di dalam penemuan dan pengembangan teknologi pengelolaan tanah yang berkelanjutan
  • 4. Ilmu kimia : mempelajari komposisi, struktur dan sifat dari suatu bahan, proses kimia dan fenomena beserta perubahan yang ditimbulkannya atas suatu bahan dan senyawa. Ilmu Kimia : Kimia Analitik, Biokimia, Geokimia, Kimia Anorganik, Kimia Organik, Kimia Fisika
  • 5. Referensi 1. Bohn, H.L., B.L. Mc Neal, and G.A. OConnor. 2001. Soil Chemistry. John Wiley and Son. New York. 2. Essington. M.E. 2004. Soil and Water Chemistry. CRC Press. Washington. 3. Murray Mc Bride. 1994. Environmental Chemistry of Soils. Oxford University Press. New York. 4. Rengel, Z. 2003. Handbook of Soil Acidity. Mercel Dekker. New York. 5. Tan, K.H. 2011. Principle of Soil Chemistry. CRC Press. Taylor & Francis Group. New York. 6. V.P. Evangelou. 1998. Environment Soil and Water Chemistry. John Wiley & Sons. New York
  • 6. PRINSIP PRINSIP DASAR KIMIA TANAH Teori Atom, Ikatan Ion, Satuan- satuan SI, Interaksi Air dan Larutan, Interaksi Larutan dan Larutan serta Konstante Laju dan Tingkat Reaksi.
  • 7. A. TeORi ATOM Konsep atom merupakan partikel terkecil dari suatu partikel pertama kali dikemukakan oleh Demokritus atau Leucippus pada 425 SM Atom mempunyai 3 komponen, yaitu: 1. Elektron, yaitu komponen dari atom yang bermuatan negatif 2. Proton, yaitu komponen atom yang bermuatan positif. Proton mempunyai massa yang jauh lebih besar daripada elektron 3. Neutron, yaitu komponen atom yang bermuatan zero dan mempunyai massa atom 1. Proton dan neutron menempati bagian pusat atom atau nukleus
  • 8. Nukleus mempunyai berat jenis yang tinggi dan penyumbang massa terbesar dari atom Elektron dari suatu atom bergerak mengelilingi nukleus menurut berbagai lintasan tertentu Lintasan pertama yang paling dekat dengan nukleus disebut lintasan K, diikuti oleh lintasan L, dst. Contoh: Uranium (238U) mempunyai 92 elektron yang tersebar disekeliling nukleus pada lintasan K, L, M, N, O, P dan Q. Elektron yang menempati lintasan paling luar adalah yang paling bertanggung jawab pada sifat kimia dari suatu senyawa.
  • 9. Atom yang kehilangan satu atau lebih elektron dari lintasan yang terluar disebut sebagai KATION. Atom yang mempunyai kelebihan elektron disebut sebagai ANION Diameter Nukleus : 1 x 10-13 dan 1 x 10-12 cm.
  • 10. Berat dan Massa Atom Bilangan Massa atom (AM) adalah penjumlahan dari massa proton (PM) dan neutron (NM). Massa dari elektron dapat diabaikan karena sangat kecil atau pengaruhnya terhadap massa atom total tidak signifikan, sehingga: AM=PM+NM. Berat atom bukan merupakan ukuran berat yang sesungguhnya dan merupakan bilangan referensi yang menunjukkan berat relatif dari berbagai macam atom, contoh: Hidrogen mempunyai berat relatif 1, karena merupakan atom yang paling kecil, oksigen mempunyai berat atom 16, berarti bahwa atom oksigen adalah 16 kali atom hidrogen. Uranium mempunyai berat 238 yang merupakan atom yang terberat di alam. Tidak ada unit berat tertentu untuk menyatakan berat atom
  • 11. Berat atom hanya dipakai untuk suatu unsur, sedangkan suatu senyawa mempunyai berat molekul yang merupakan jumlah berat atom dari unsur penyusun senyawa tersebut. Penetapan hidrogen sebagai dasar untuk menetapkan berat atom suatu unsur kemudian digantikan oleh C dengan berat atom rata-rata 12,0000. Tetapi pergantian ini mempunyai pengaruh yang sangat kecil di dalam berat atom.
  • 12. Bilangan Avogadro Jumlah atom di dalam 1 gram berat atom dari suatu unsur adalah 6 x 1023. Bilangan tersebut dikenal sebagai BILANGAN AVOGADRO. Berapa berat satu atom hidrogen ? Karena di dalam 1 gram hidrogen ada 6 x 1023 atom, maka 1 atom hidrogen mempunyai berat 1/(6 x 1023) = 1,67 x 10-24 gram. Berat 1 atom Uranium = 238/(6 x 1023) =
  • 13. Valensi Valensi dari suatu unsur merupakan sifat yang diukur dari jumlah atom hidrogen yang dapat diikat oleh satu atom dari unsur tersebut, jika negatif, atau yang dapat ditukar oleh satu atom dari unsur tersebut jika positif. Secara sederhana, valensi merupakan kemampuan kombinasi dari atom. Atom dengan kemampuan kombinasi yang paling rendah dianggap mempunyai valensi 1. Valensi merupakan jumlah keseluruhan dan terkait dengan elektron valensi dari atom yang membawanya. Elektron valensi adalah elektron yang ditambat, hilang atau dipakai bersama- sama dalam suatu reaksi kimia.
  • 14. Berat EkuivalenBerat Ekuivalen dari suatu atom atau ion diartikan sebagai Berat atom/Valensi Elemen yang terlibat di dalam suatu reaksi senantiasa bereaksi dalam jumlah proporsional terhadap berat ekuivalennya. Sebagai contoh: 1. Ion monovalen, 1 equivalen = 1 mol 2. Ion polivalen, berat ekuivalen tergantung dari reaksi: H3PO4 H+ + H2PO4 - 1 Ek = 1 mol H3PO4 2H+ + HPO4 -2 1 Ek = 遜 mol H3PO4 3H+ + PO4 -3 1 Ek = 1/3 mol
  • 15. 3. Dalam reaksi komplek dan presipitasi, hubungan antara berat ekuivalen dan jumlah mol dapat dibaca secara langsung dari reaksi. Dalam titrasi sianida dengan perak (Ag) metode Mohr: Ag+ + CN- AgCN, 1 Ek sianida = 1 mol metode Liebig: Ag+ + 2CN- Ag(CN)2 -, 1 Ek sianida = 2 mol
  • 16. 4. Dalam reaksi oksidasi-reduksi Dalam reaksi ini, ekuivalensi dari suatu senyawa merupakan bagian mol senyawa yang dalam reaksinya melepaskan 遜 gram atom oksigen, atau kombinasi dengan 1 gram atom hidrogen atau dengan unsur lain yang bervalensi tunggal (univalent). Salah satu cara untuk menentukan ekuivalensi adalah dengan menentukan perubahan status oksidasi dari suatu unsur, contoh : a. Dalam titrasi ion ferro menjadi ion ferri menggunakan agen pengoksidasi, status oksidasi besi berubah dari 2 menjadi 3: Fe2+ Fe3+, sehingga 1 Ek besi ferro = 1 mol
  • 17. a. Sebaliknya, dalam oskidasi logam besi menjadi ion ferri, status oksidasi besi berubah dari 0 menjadi 3: Fe Fe3+, sehingga 1 Ek logam besi = 1/3 mol b. Dalam analisis volumetrik, dimana permanaganat digunakan sebagai agen pengoksidasi dalam medium asam, ion permanganate direduksi menjadi ion mangan, MnO4 - Mn2+ atau Mn7+ + Mn2+, perubahan status oksidasi Mn dari 7 menjadi 2, sehingga berat ekuivalen permanganat adalah 1/5 mol. Jika di dalam medium netral, permanganat direduksi menjadi MnO2: MnO4 - MnO2 atau Mn7+ + Mn4+, sehingga berat ekuivalen permanganet = 1/3 mol.
  • 18. Selain dengan cara menggunakan status oksidasi, berat ekuivalen dapat pula ditentukan dengan jumlah elektro yang ditransfer dalam reaksi oksidasi-reduksi. Sebagai contoh Berat ekuivalen (BE) = berat molekul/jumlah elektron yang dilepas atau ditambat Fe2+ Fe3+ + e-, BE = Fe/1 Sn2+ Sn4+ + 2e-, BE = Sn/2 Fe(CN)6 4- Fe(CN)6 3- + e-, BE = Fe(CN)6/1 As3+ AS5+ + 2e-, BE = AS/2 MnO4 - + 8H+ + 5e- Mn2+ + 4 H2O, BE = MnO4/5 MnO4 - + 4H+ + 3e- MnO2 + 2 H2O, BE = MnO4/3 Cr2O7 2- + 14H+ + 6e- 2Cr3+ + 7H2O, BE = Cr2O7/6 VO4 3- + 6H+ + e- VO2+ + 3H2O, BE = VO4/1
  • 19. Normalitas Normalitas merupakan berat ekuivalen dari suatu senyawa yang terlarut dalam 1 liter larutan, jadi bila 1 ekuivalen terdapat di dalam 1 liter larutan, larutan tersebut adalah 1 normal. Simbol N (normalitas) biasanya digunakan untuk membedakan dengan N (nitrogen)
  • 20. Isotop Isotop diartikan sebagai suatu elemen yang mempunyai bilangan atom (atomic number) yang sama tetapi bilangan massa (mass number) yang berbeda. Jelas bahwa tidak semua atom dari unsur yang sama mempunyai berat atom yang sama. Analisis spektrografi massa menunjukkan bahwa ada 3 jenis oksigen dengan bilangan massa 16, 17 dan 18. Tiga jenis oksigen tersebut merupakan isotop oksigen. Atom dari isotop mempunyai jumlah proton yang sama tetapi jumlah neutron yang berbeda. 99,76 % oksigen di alam ada di dalam bentuk 16O, demikian halnya dengan tiga isotop hidrogen, yaitu 1 1H, 1 2H (deuterium) dan 1 3H (tritium). Deuterium dan Tritium jarang ada.
  • 21. SATUAN SATUAN KIMIA Mol merupakan unit yang dapat dipakai untuk menunjuk besarnya reaksi, yang proporsional terhadap massa dan volume senyawa yang bereaksi. Unit pengubah dari satuan massa ke mol, yaitu berat atom atau molekul gram, yang merupakan massa (dalam gram) dari 1 mol atom, ion atau molekul. Berat molekul adalah jumlah dari berat atom dari ion atau atom di dalam molekul. Jadi 1 mol H2 mempunyai massa dari 2 gram dan mengandung 6,02 x 1023 molekul H2 atau 12,04 x 1023 atom H. Molekul H2 tersebut akan bereaksi dengan 遜 mol (16 gram) O2 untuk membentuk 1 mol H2O (18 gram). Jumlah mol dari reaktan dan produk dapat berubah selama reaksi, tetapi massa total tetap konstan.
  • 22. Berat atom (BA) dari suatu unsur adalah merupakan berat rata-rata dari isotop, contoh: BA hidrogen adalah 1,008 yang merupakan rata-rata dari 3 isotop H. Rata-rata berat atom dan bilangan atom dapat diketahui dari TABEL PERIODIK UNSUR (Contoh Na, Mg, K, Ca) Gravimetri yang merupakan analisis kimia yang akurat yang berdasar atas massa dari produk dan reaktan. Molaritas dan Molalitas
  • 23. mg/l dan 袖g/l (miligram per liter dan mikrogram per liter) sering dipakai untuk menyatakan konsentrasi yang rendah, tetapi tidak dapat menggambarkan jumlah ion di dalam larutan Parts per million (ppm) berarti unit massa/massa (袖g/g atau mg/kg) dalam fase padatan. Tetapi ppm dapat pula berarti mg/l di dalam larutan. Parts per billion (ppb) kadang disamakan dengan 袖g/l, tetapi sebetulnya keliru karena billion berarti 109 atau 1012. Konsentrasi yang rendah kadang dinyatakan dalam bentuk logaritma negatif atau skala p, sperti pH yang merupakan logaritma negatif dari konsentrasi (atau aktifitas) ion H+. Dalam literatur tanah, skala p dipakai untuk menggambarkan aktifitas ion seperti pNa, pH2PO4, pCa, dsb.
  • 24. Konsentrasi tinggi pada padatan, cairan maupun campuran gas dapat dinyatakan dalam fraksi mol atau persen mol. Fraksi mol berarti nisbah mol suatu senyawa/mol total dari senyawa campuran. Persen berarti fraksi mol x 100 % Cairan pekat juga dapat dinyatakan dengan % berat yang merupakan nisbah massa dari bahan terlarut/massa larutan x 100.
  • 25. Konsentrasi gas biasanya dinyatakan dengan fraksi mol atau tekanan parsial pada konsentrasi tinggi dan ppm pada konsentrasi rendah. Walaupun fraksi mol berarti nisbah mol/mol dan tekanan parsial berarti nisbah volume/volume, tetapi pada dasarnya identik. Volume semua gas pada 0oC dan 1 atm adalah 22,4 liter/mol. Oleh karena itu, volume dari gas dalam campuran merupakan ukuran langsung dari jumlah molekul atau mol nya. Parts per million pada fase gas berarti unit volume/volume yang sebanding dengan tekanan parsial x 106. Konsentrasi CO2 di dalam atm adalah fraksi mol atau tekanan parsial 0,00033 atau 330 ppm (v/v). Dengan kata lain, 330 molekul CO2 ditemukan dalam setiap sejuta molekul gas di udara. Unit ppm dalam fase gas berarti jumlah mol.
  • 26. Unit SI The Systeme International dUnites (SI) merupakan modifikasi dari unit metrik sekaligus upaya untuk menstandarisasi unit antar disiplin ilmu. Unit SI berdasarkan atas 7 unit fundamental Kuantitas Unit SI dasar Simbol Panjang Meter m Massa Kilogram kg Waktu Detik s Arus Listrik Ampere A Suhu termodinamika Kelvin K Jumlah senyawa Mol mol Intensitas luminous Kandela cd
  • 27. NORMALITAS DAN MOLARITAS Normalitas : banyaknya berat ekuivalen suatu senyawa yang terkarut di dalam 1 lieter larutan. MOLARITAS MOLALITAS
  • 28. MOLALITAS , NORMALITAS DAN MOLARITAS Molality (molalitas = m) is the number of moles of solute dissolved in one kilogram of solvent. Note that the solvent must be weighed unless it is water. One liter of water has a specific gravity of 1.0 and weighs one kilogram. To make a one molal aqueous (water) solution of sodium chloride (NaCl) , measure out one kilogram of water and add one mole of the solute, NaCl to it. The formula weight for NaCl is 58, and 58 grams of NaCl dissolved in 1kg water would result in a 1 molal solution of NaCl.
  • 29. Example of molality What is the molality of a solution of 10 g NaOH in 500 g water? 10 g NaOH = 0.25 mol NaOH 500 g water = 0.50 kg water molality = 0.25 mol / 0.50 kg molality = 0.05 M / kg molality = 0.50 m
  • 30. Molarity (M): The molar unit is probably the most commonly used chemical unit of measurement. Molarity is the number of moles of a solute dissolved in a liter of solution. A molar solution of sodium chloride is made by placing 1 mole of a solute into a 1-liter volumetric flask. (Taking data from the example above we will use 58 grams of sodium chloride). Water is then added to the volumetric flask up to the one liter line. The result is a one molar solution of sodium chloride.
  • 31. Example: What is the molarity of a solution made when water is added to 11 g CaCl2 to make 100 mL of solution? 11 g CaCl2 = 0.10 mol CaCl2 100 mL = 0.10 L Molarity = 0.10 mol / 0.10 L Molarity = 1.0 M CaCl2
  • 32. Normality (N): There is a relationship between normality and molarity. Normality can only be calculated when we deal with reactions, because normality is a function of equivalents. Normality is equal to the gram equivalent weight of a solute per liter of solution.
  • 33. Example: 1 M sulfuric acid (H2SO4) is 2 N for acid-base reactions because each mole of sulfuric acid provides 2 moles of H+ ions. On the other hand, 1 M sulfuric acid is 1 N for sulfate precipitation, since 1 mole of sulfuric acid provides 1 mole of sulfate ions.
  • 35. IKATAN KIMIA IKATAN KIMIA Adalah ikatan yang terjadi antar atom atau antar molekul dengan cara sebagai berikut : a). Atom yang 1 melepaskan elektron, sedangkan atom yang lain menerima elektron. b). Penggunaan bersama pasangan elektron yang berasal dari salah 1 atom. Ikatan kimia pada prinsipnya berasal dari interaksi antar elektron-elektron yang ada pada orbit luar, atau orbit yang terisi sebagian atau orbit bebas
  • 36. Tujuan pembentukan ikatan kimia adalah agar terjadi pencapaian kestabilan suatu unsur. Elektron yang berperan pada pembentukan ikatan kimia adalah elektron valensi dari suatu atom/unsur yang terlibat. Salah 1 petunjuk dalam pembentukan ikatan kimia adalah adanya 1 golongan unsur yang stabil yaitu golongan VIIIA atau golongan 18 (gas mulia). Maka dari itu, dalam pembentukan ikatan kimia; atom-atom akan membentuk konfigurasi elektron seperti pada unsur gas mulia. Unsur gas mulia mempunyai elektron valensi sebanyak 8 (oktet) atau 2 (duplet, yaitu atom
  • 37. GAS MULIA Periode Unsur Nomor Atom K L M N O P 1 He 2 2 2 Ne 10 2 8 3 Ar 18 2 8 8 4 Kr 36 2 8 18 8 5 Xe 54 2 8 18 18 8 6 Rn 86 2 8 18 32 18 8
  • 38. AIR DAN BAHAN TERLARUt Di dalam air, terjadi interaksi antar molekul air, antar bahan terlarut dan antara air dan bahan terlarut. Interaksi antar molekul air di dalam air terjalin sangat kuat yang dibuktikan dengan titik didih dan panas jenis (spesific heat) yang tinggi. Sebagai perbandingan, H2S mempunyai titik didih 61尊C. Penyebab utama dari interaksi kuat antara molekul air tadi adalah bangun molekul H2O yang jauh lebih nonlinear daripada molekul H2S. Ion H+ di dalam H2O terpisah dengan sudut 105尊. Molekul air mempunyai dua kutub (dipole) yang berujung positif (sisi H) dan berujung negatif (sisi
  • 39. Interaksi elektrik antara ujung positif suatu molekul air dengan ujung negatif dari molekul air lainnya menghasilkan suatu struktur internal yang terwujud dengan baik pada es, tetapi tidak terwujud pada air. Ada kemungkinan sebagian dari molekul tersebut mempunyai struktur serupa es (icelike structure), tetapi terbatas pada jarak yang pendek dengan arah tertentu, sedangkan molekul air yang jauh akan membentuk struktur serupa es lainnya dengan orientasi yang berbeda dengan molekul tadi.
  • 40. Ion, bahan terlarut yang bermuatan dan yang tidak bermuatan memecah stuktur molekul air yang serupa es tadi. Muatan yang dimiliki oleh bahan terlarut cenderung untuk mengorientasi molekul air disekelilingnya dengan menarik ujung kutub air yang bermuatan positif atau negatif. Walaupun molekul bahan terlarut dan air senantiasa bergerak tetapi pada suatu saat tertentu keduanya berdekatan. Jika keduanya berdekatan dalam waktu yang lebih lama daripada waktu yang digunakan oleh molekul air agar terdisosiasi dari struktur air, maka ion tersebut akan dikelilingi oleh molekul air (water sphere atau solvation sphere) secara
  • 41. Sebaliknya, jika keduanya berdekatan dalam waktu yang singkat daripada itu, ion akan mempunyai watersphere yang tidak sempurna. Jumlah molekul air yang mengelilingi ion tersebut dinamakan bilangan hidrasi primer (primary hydration number). Walaupun bilangan hidrasi primer ini bergantung dari metide yang digunakan. Di luar solvation sphere ini, muatan ion juga akan berpengaruh pada lapis kedua dari molekul air yang berdekatan. Molekul air ini sudah terlempar dari keseluruhan struktur air tetapi tidak bergabung secara erat dengan ion. Secara praktis, orientasi molekul air pada solvation sphere primer dan orientasi acak pada lapis kedua akan
  • 42. Interaksi ANTAR Bahan terlarut Ion bebas tidak terdapat di dalam larutan yang encer, sehingga semua ion terlarut dan kemungkinan semua molekul terlarut senantiasa dikelilingi oleh molekul air. Ion-ion juga saling berinteraksi sepanjang jarak-jarak tertentu. Konsep aktivitas (activity) berkaitan dengan interaksi elektrostatik jarak jauh (long-range electrostatic atau >5) antar ion-ion, sedangkan interaksi ion-ion dalam jarak pendek (short- range electrostatic) disebut sebagai ion
  • 43. Ion Kompleks dan Pasangan Ion (Complex Ion and Ion Pairs) Ion dan molekul yang berinteraksi dalam jarak pendek akan membentuk ikatan dan kehilangan masing-masing identitasnya dengan membentuk kompleks ion atau ion pasangan. Sebagai contoh: ion Fe(H2O)6 3+ dan Al(H2O)6 3+ , molekul air terikat secara kuat pada ion pusatnya dan karakteristik kimianya berubah, yaitu jauh lebih mudah melepas H+ daripada tanpa Fe3+ dan Al3+ sebagai pusat ion.
  • 45. Ion kompleks biasanya didefinisikan sebagai kombinasi antara kation pusat dengan satu atau lebih ligan. Ligan adalah sebarang ion atau molekul dalam koordinasi dari ion sentral, misalnya H2O pada contoh di atas. Tetapi seringkali air diabaikan di dalam ion kompleks sehingga pengertian ion kompleks kadang- kadang terbatas untuk selain air. Ligan lainnya melakukan penetrasi solvation sphere atau hydration sphere bagian dalam (inner) dari ion pusat dan menggantikan satu atau lebih molekul air bagian dalam.
  • 46. Sebaliknya, pasangan ion merupakan pengikatan ligan di luar dari solvation sphere bagian dalam, sehingga apabila terpisah, ion yang terhidrasi akan bergabung secara elektrostatik dan berlaku seolah unit tunggal sepanjang interval waktu yang lama. Ion kompleks dan pasangan ion adalah identik dengan inner complexes dan outer complexes. Banyak dari alkali bumi dan cation logam transisi dalam larutan tanah berada di dalam bentuk ion kompleks dan pasangan ion.
  • 47. Dalam upaya berasosiasi dengan ion pusat, ligan harus berkompetisi dengan molekul air di dalam ion pusat, dan ligan tersebut juga harus kehilangan beberapa molekul air-nya. Ligan seringkali merupakan anion dari asam lemah, sehingga H+ berkompetisi dengan kation sentral untuk ligan. Kompetisi terjadi antara kation dan H+ untuk ligan, termasuk air dan OH-. Kekuatan (strength) dari asosiasi antara molekul atau ion di dalam larutan tanah dinyatakan dalam berbagai konstanta keseimbangan. Konstanta stabilitas menunjuk pada ion kompleks dan pasangan ion, konstanta hidrolisis dan deprotonasi menunjuk pada kehilangan H+ dari ligan air yang berasosiasi dengan pusat kation, sedangkan produk
  • 48. Pembentukan ion kompleks adalah hasil dari daya ketertarikan kation-anion yang melebihi kompetisi antara kation dan H+ untuk berbagai macam ligan termasuk air. Sebagai contoh adalah pembentukan kompleks ion monofluoroaluminum selama ekstraksi aluminium reaktif dari tanah. Al(H2O)63+ + F- AlF(H2O)52+ + H2O Ligan seperti H2O, OH-, F- dan CN- hanya dapat menempati satu posisi disekeliling kation pusat dan disebut sebagai ligan unidentate. Ligand penghubung (bridging ligand) seperti O2-, CO32-, dan PO43- dapat menempati satu posisi di dalam koordinasi dari dua kation yang berbeda. Ini disebut juga
  • 49. Hidrolisis dan Deprotonasi Seperti yang sudah dibahas bahwa tingginya H pada ion trivalen menyebabkan kation polivalen terhidrasi di dalam larutan, sebagai contoh Fe(H2O)63+ dan Al(H2O)63+. Ion dan molekul air berikatan secara erat sehingga menjadi seolah-olah ion besar yang tunggal dimana molekul air menempati posisi tertentu dalam solvation sphere di sekeliling ion pusat.
  • 50. Ketertarikan ion pusat kepada ligan air sangat kuat sehingga muatan kation cenderung untuk menolak ion hidrogen atau proton dari molekul air. Jika larutan dibuat lebih alkalis, maka lebih banyak H+ yang akan terdisosiasi dari solvation sheat. Sebagai contoh adalah kompleks ion yang terbentuk oleh P5+ dalam larutan, PO2OH(H2O) atau H3PO4. Ion H+ pertama akan dilepas pada pH 3, H+ kedua dilepas pada pH 7+ dan H+ ketiga dilepas pada pH 10. S6+ dalam SO42- dan N5+ dalam nitrat (NO3-) bereaksi lebih kuat dengan pelarutnya, sehingga proton sudah dilepas dalam larutan yang sangat asam. Dalam keadaan ini yang tersisa adalah ligan oksida yang baru akan dilepaskan jika ion pusat tereduksi menjadi bervalensi yang lebih rendah.
  • 51. Fe(H2O)63+ ion lebih lemah daripada asam sulfat dan asam nitrat, tetapi lebih kuat daripada asam fosfat. Pelepasan H+ pada hidrolisis Fe(H2O)63+ terjadi sebagai berikut: Fe(H2O)63+ = FeOH(H2O)52+ + H+ Hidrolisis berlanjut pada pH yang lebih tinggi FeOH(H2O)52+ = Fe(OH)2(H2O)4+ + H+ Fe(OH)2(H2O)4+ = Fe(OH)3(H2O)3 + H+
  • 52. Reaksi hidrolisis dari Al3+ adalah analog dengan Fe3+ tetapi Al3+ bersifat kurang asam. Kehilangan H+ yang pertama dari Al(H2O)63+ terjadi pada pH 5. Hidrolisis H+ yang kedua dan ketiga terjadi pada pH yang lebih tinggi, dan dibarengi dengan polimerisasi dari produk hidrolisis dan presipitasi Al(OH)3. Pembentukan Al(OH)4- menjadi nyata pada pH di atas 7, dan kelarutan aluminium biasanya meningkat pada pH di atas 8. Peristiwa hidrolisis yang terjadi pada Al3+ dan Fe 3+ secara teori juga terjadi pada kation walaupun dengan intensitas hidrolisis yang berbeda. Kation alkali dan alkali bumi dapat mengalami deprotonasi pada pH yang ekstrem tinggi, hanya saja pH yang
  • 53. BIBLIOGRAFI Bohn, H.L., B.L. Mc Neal, and G.A. OConnor. 2001. John Wiley and Son. New York. Essington. M.E. 2004. Soil and Water Chemistry. CRC Press. Washington. Sparks, D.L. 1989. Kinetics of of Soil Chemical Processes. Academic Press. Tan, K.H. 2011. Principle of Soil Chemistry. CRC Press. Taylor & Francis Group. New York.