MINERALOGI : TANAH LIAT

 

Defenisi Tanah Liat

Pengertian Tanah Liat menurut para ahli :

Terzaghi (1987) : Tanah Liat merupakan tanah dengan ukuran mikrokopis sampai dengan sub mikrokopis yang berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan.

DAS (1988) : Tanah Liat/Lempung merupakan tanah yang terdiri dari partikel-partikel tertentu yang menghasilkan sifat plastis apabila dalam kondisi basah.

Bowles (1991) :  Mendefinisikan tanah lempung sebagai deposit yang mempunyai partikel berukuran lebih kecil atau sama dengan 0,002 mm dalam jumlah lebih dari 50 %.

Merupakan tanah yang memiliki ukuran partikel lebih kecil atau sama dengan 0,002 mm dan dapat menghasilkan sifat plastis apabila dalam kondisi basah dimana tanah ini berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan

 

 Rumus Kimia Tanah Liat

Kompleks : Al₂O₃.nSiO₂.kH₂O

Murni : Si₂Al₂O₅(OH)₄ atau Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O

 

Struktur Tanah Liat

1. Silika tetrahedral

•       Terdiri dari 4 atom oksigen mengelilingi 1 atom silikon

•       Kombinasi ini membentuk lempeng Silika (silica sheet)

2. Aluminium oktahedral

•       Terdiri dari 6 gugus hidroksil yang mengelilingi 1 atom aluminium

•       Kombinasi ini membentuk lempeng gibbsite (gibbsite sheet) atau dapat juga disebut lempeng brucite (brucite sheet) bila atom Al digantikan oleh Mg

 

Ciri-Ciri Tanah Liat

1. Tanahnya sulit menyerap air sehingga tidak cocok untuk dijadikan lahan pertanian.

2. Tekstur tanahnya cenderung lengket bila dalam keadaan basah dan kuat menyatu antara butiran tanah yang satu dengan lainnya.

3. Dalam keadaan kering tanah cenderung sangat keras dengan ukuran butiran tanahnya terpecah-pecah secara halus.

4. Merupakan bahan baku pembuatan tembikar dan kerajinan tangan lainnya yang dalam pembuatannya harus dibakar dengan suhu di atas 1000 ⁰C.

 

Sifat Fisika dan Kimia Tanah Liat

a. Sifat Fisika Tanah Liat

1. Hidrasi

Partikel mineral lempung biasanya bermuatan negatif sehingga partikel lempung hampir selalu mengalami hidrasi, yaitu dikelilingi oleh lapisan-lapisan molekul air yang disebut sebagai air teradsorbsi.

2. Aktivitas

Dibagian tepi mineral lempung terdapat muatan negatif sehingga terjadi penyeimbangan muatan ini dengan tarikan kation. Tarikan ini akan sebanding dengan kekurangan muatan-muatan dan dapat dihubungkan dengan aktifitas lempung. Aktifitas ini dapat didefenisikan sebagai:

Aktifitas = IP / C

Keterangan:

IP= Indeks Plastisitas

C = persentase butiran yang lebih kecil dari 0,002 mm

 

3. Pengaruh Zat cair

Fase air yang berada di dalam tanah lempung sangat menentukan sifat plastis tanah lempung.

4. Sifat kembang susut (swelling potensial)

Proses kembang susut yaitu Perubahan jarak antar partikel dimana apabila:

susunan kimia air tanah berubah --- sebagai akibat adanya perubahan komposisi maupun keluar masuknya air tanah --- keseimbangan gaya–gaya dan jarak antar partikel --- akan membentuk keseimbangan baru

 

b. Sifat Kimia Tanah Liat

1. Flokulasi dan Dispersi

Flokulasi adalah peristiwa penggumpalan partikel lempung di dalam larutan air akibat mineral lempung umumnya mempunyai pH > 7. Flokulasi tanah terdispersi dapat dinetralisasikan dengan menambah ion H⁺ yang diperoleh dari bahan yang mengandung asam

2. Lapisan Rangkap Listrik

Lapisan rangkap listrik atau diffuse double layer yaitu muatan negatif pada permukaan lempung beserta kumpulan ion lawan yang bermuatan positif.

3. Lempung  memiliki kemampuan sebagai penukar ion karena di dalam mineral lempung mengandung senyawa alumunium silikat. Media penukar ion menggunakan lempung sangat efisien dalam menurunkan kadar logam berat.

4. Tanah liat atau lempung mempunyai sifat permeabilitas sangat rendah dan bersifat plastis pada kadar air sedang.

 

5. Klasifikasi Tanah Liat

KLASIFIKASI LEMPUNG BERDASARKAN JENISNYA

A. Lempung berdasarkan batuan induk pelapukan                    

B. Lempung berdasarkan susunan lapisan tetrahedral dan oktahedral

C. Lempung berdasarkan kandungan mineral dan komposisi

 

 LEMPUNG BERDASARKAN BATUAN INDUK PELAPUKAN   :                

Lempung Primer

•       Lempung primer atau lempung residual terbentuk dari permukaan batuan induk. lempung ini berasal dari pelapukan yang dibawa oleh air tanah dan tidak berpindah tempat.

•       Contohnya : kaolin

Lempung Sekunder

•       Lempung sekunder adalah jenis lempung yang telah mengalami perpindahan lokasi yang dibawa dari banyak sumber oleh air (aluvial), atau angin (aeolian) atau oleh gletser (glacial).

•       Contohnya : ball lempung, stoneware lempung, firelempung, earthenware lempung, slip lempungs dan volcanic lempung.  

 

LEMPUNG BERDASARKAN SUSUNAN LAPISAN TETRAHEDRAL DAN OKTAHEDRAL :

Lempung tipe 1 : 1

Lempung tipe ini terdiri dari 1 lembar silika yang berbentuk tetrahedral dan 1 lembar alumina atau magnesium oksida yang berbentuk oktahedral. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah kaolinite.

Lempung tipe 2 : 1

Lempung tipe ini terdiri dari 1 lembar silika yang berbentuk tetrahedral dan 2 lembar alumina atau magnesium oksida yang berbentuk oktahedral. Yang termasuk dalam kelompok ini adalah smektit.

 

LEMPUNG BERDASARKAN KANDUNGAN MINERAL DAN KOMPOSISI :

Mineral Kaolin

•       Struktur dasar mineral kaolin (yang termasuk di dalamnya kaolinite, dickite, nacrite dan halloysite) yaitu satu lembar lapisan lapisan tetrahedral dan satu lembar lapisan oktahedral.

•       Rumus struktural dari kaolinite adalah Al₄Si₄O₁₀(OH)₈

•       komposisi kimia secara teoritis yaitu SiO₂ = 46,54 %, Al₂O₃ =39,50 % dan H₂O = 13,96 %.

Mineral Smectite

•       Mineral smectite merupakan komposisi gabungan dari dua lapisan silika tetrahedral dengan satu lapisan oktahedral sebagai pusat dan membentuk lapisan mineral tipe 2 : 1. Molekul air dan kation – kation mengisi ruang antara lapisan 2 : 1.

•       Rumus teoritis smectite adalah (OH)₄Si₈Al₄O₂₀.NH₂O (antar lapisan)

•       komposisi teoritis tanpa materi antarlapisan adalah SiO₂ = 66,7 %, Al₂O₃ = 28,3 % dan H₂O = 5 %

•       Mineral umum yang termasuk golongan smectite yaitu natrium montmorillonite, kalsium monmorillonite, nontronite (besi montmorillonite), hectorite (litium montmorillonite) dan beidellite (aluminium montmorillonite).

Mineral Illite

•       Illite adalah mineral mika tanah liat yang dinamakan oleh Grim et. al (1937).

•       Strukturnya adalah lapisan 2 : 1 dimana kation antar lapisannya adalah kalium.

•       Ukuran, muatan dan bilangan koordinasi dari kalium menyesuaikan diri pada cincin heksagonal oksigen yang berbatasan dengan lapisan silika tetrahedral.

•       Hal ini memberikan sambungan yang kuat dari ikatan ionik yang menahan tiap-tiap lapisan secara bersama-sama pada strukturnya dan mencegah molekul air untuk mengisi posisi antarlapisan seperti pada smectite

Chlorite

•       Chlorite umumnya muncul dalam bentuk serpihan dan juga di dalam lempung yang bercampur dengan lapisan batu bara.

•       Chlorite adalah mineral dengan tipe lapisan 2 : 1 dengan satu lapisan brusit (Mg(OH)₂) pada antarlapisannya.

•       Banyak jenis kation pengganti pada chlorite, namun yang paling umum adalah Mg²⁺, Fe²⁺, Al³⁺ dan Fe³⁺.

•       Komposisi umum chlorite yaitu (OH)₄(SiAl)₈(MgFe)₆O₂₀.

•       Lapisan yang menyerupai brusit pada posisi antar lapisan mempunyai komposisi (MgAl)₆(OH)₁₂.

•       Jarak antar bidang d (001) dari chlorite kurang lebih 14 A ^o .

Palygorskite (Attapulgite) : Sepiolite

•       Istilah palygorskite dan attapulgite adalah sinonim, tetapi Komite Nomenklatur Internasional (International Nomenclature Committee) telah mengumumkan bahwa nama yang lebih baik digunakan adalah palygorskite.

•       Palygorskite dan sepiolite adalah silika tipe lapisan 2 : 1. Lapisan tetrahedral dihubungkan tak terbatas pada dua dimensi.     

•       Namun, jenis tanah liat ini berbeda secara struktur dari mineral liat yang lain yaitu bahwa lapisan oktahedralnya sambung menyambung hanya pada satu dimensi dan lapisan tetrahedralnya dibagi menjadi pita-pita oleh pembalikan perodik dari baris-baris tetrahedron.

•       Rumus umum palygorskite adalah (OH₂)₄Mg₅Si₈O₂₀.4H₂O.

•       Rumus umum untuk sepiolite adalah (OH₂)₄(OH)₄Mg₈Si₁₂O₃₀.8H₂O.

 

PROSES TERBENTUKNYA TANAH LIAT

Bentuk partikel-partikelnya seperti lempengan kecil-kecil hampir berbentuk segi enam (hexagonal) dengan permukaan yang datar yang tidak dapat dilihat dengan mata secara langsung, dengan bentuk partikel seperti ini menyebabkan tanah liat mempunyai sifat tanah liat ( plastis ) dan mudah dibentuk bila di campur dengan air, hal ini karena partikel-partikel tersebut saling meluncur satu dengan yang lain sebagai pelumasnya.  

Perubahan secara alamiah yang berlangsung terus menerus menyebabkan terbentuknya tanah liat primer dan sekunder, yang juga menyebabkan perbedaan tempat ditemukannya pengendapan tanah liat tersebut, secara sederhana asal-usul tanah liat dapat di lihat pada gambar.

  Pembentukan mineral lempung  :

1. alterasi fisik dan kimia dari mineral primer

2. pelapukan dari mineral yang segera diikuti penghabluran kembali bahan yang telah lapuk menjadi mineral lempung.

 Faktor Pengembangan tanah dan mineral lempung :

·         Iklim

·         Aktivitas manusia

·         bentang alam

·         Air interflow

 

APLIKASI TANAH LIAT :

1. Bahan Keramik

Terdapat 2 (dua) cara pembuatan keramik yaitu cara plastis dan cara cor/ coasting

2. Kosmetik (bedak)

Bentonite clay merupakan salah satu produk yang kerap digunakan sebagai masker wajah.

Bentonite clay adalah tanah liat alami dengan tekstur bubuk yang halus dan lembut. Tanah liat ini akan membentuk pasta ketika dicampur dengan air.           

3. Anti Bakteri

Tanah liat memiliki kapasitas tukar kation yang besar, mineral-mineral tanah liat juga dapat bertindak sebagai pendukung logam-logam  yang  dikenal  sangat  aktif  sebagai  antibakteri,  apalagi  tanah  liatnya  miskin  air  sehingga pengeringan tidak lebih dari 550 C sangat membantu aktivitas antibakterinya.

4. Cetakan Pengecoran Logam

Cetakan pengecoran dapat dikatakan berkualitas jika komposisi dari cetakan tersebut tepat dan baik.

Komposisi cetakan pasir tidak hanya menggunakan pasir saja sebagai cetakan akan tetapi, perlu ditambah dengan unsur pengikat yang bagus. Bentonit merupakan salah satu pengikatnya.

 

KESIMPULAN

q  Tanah Liat merupakan tanah yang memiliki ukuran partikel lebih kecil atau sama dengan 0,002 mm dan dapat menghasilkan sifat plastis apabila dalam kondisi basah dimana tanah ini berasal dari pelapukan unsur-unsur kimiawi penyusun batuan

q  Tanah liat memiliki struktur yang berlapis-lapis dengan unsur dasarnya alumina dan silika.

q  Struktur atom mineral lempung terdiri dari dua unit struktural, yaitu silika tetrahedral dan aluminium oktahedral.