Archive for March 9th, 2014

09 MarReaksi (pH) Tanah

 

REAKSI (pH) TANAH

 

Syekhfani

Asam:

Arrhenius:  senyawa mengandung hidrogen yang melepas ion-ion hidrogen bebas bila dilarutkan dalam air; dalam  hal ini asam dicirikan oleh adanya ion hidrogen.

HCl  →  H+   +   Cl-

Bronsted: molekul atau ion yang dapat memberikan ion H+ kepada molekul atau ion lain, atau dengan kata lain asam merupakan “donor proton“.

HCl + H2O  →  H3O+ +   Cl-

Basa:

Arrhenius:   senyawa mengandung ion OH-.

Ca(OH)2  →  Ca2+  +  2 OH-

Bronsted:  adalah semua ion atau molekul yang mampu bergabung dengan H+ (akseptor proton).

H2CO3 + OH-  →  HCO3- + H2O

Alkali:

Berasal dari kata Arab yang artinya pahit;  umumnya digunakan bagi senyawa-senyawa basa kuat seperti NaOH, KOH, dan Ba(OH)2;   tetapi penggunaan istilah tersebut tidak konsisten karena sering disamakan dengan basa.

Bila HCl yang merupakan asam kuat dilarutkan dalam air, maka ia akan mengalami kelarutan sempurna;  demikian pula halnya NaOH yang merupakan basa kuat.  Reaksinya sebagai berikut:

HCl  →  H +  +  Cl-

NaOH  →  Na + + OH-

Apabila HCl dan NaOH direaksikan pada volume dan kepekatan sama, akan terjadi netralisasi, dengan reaksi sebagai berikut:

Na+ + OH-  + H+  + Cl-   ↔  H2O + Na+ + Cl-

Secara sederhana, di mana Na+ dan Cl- tidak berpengaruh:

OH- + H+  ↔  H2O            

Reaksi berjalan terus hingga titik keseimbangan pada kepekatan 10-7 M.  Jadi konstanta disosiasi air adalah:

H2O  ↔  H+  +  OH-

Kw = [H+][OH-] = 10-14

Dalam pengertian sehari-hari, kita kenal istilah pH yang merupakan logaritma negatif konsentrasi ion hidrogen. Pengertian pH untuk menggambarkan reaksi tanah ditinjau berikut ini.

Kemasaman Tanah:

Reaksi tanah atau kemasaman tanah dengan simbol  pH; merupakan logaritma negatif kepekatan ion-ion H+ dalam  gram  per  liter.  Bila  kepekatan  ion  H+ dinyatakan  sebagai CH+, maka pH = -log10CH+.  Pada kepekatan H+ larutan 10-2 (1/100) gram ion per liter, nilai pH = log10 10-2 (1/100) = 2.  Air murni tidak masam ataupun alkalin mengandung ion H+ dan OH-sama.  Dalam larutan netral CH+ = COH+10-7; pH = 7.0.  Kelebihan H+ menandai tingkat kemasaman dan  OH- tingkat kealkalian.  Dalam larutan air murni, kepekatan ion H+ dan OH- adalah  10-14.   Sebagai contoh COH- = 10-5,  maka CH+ = 10-14/ 10-5 = 10-9 dan pH = 9.  Tanah-tanah di daerah basah dengan drainase baik cenderung bersifat masam dan pH rendah.  Tanah-tanah tegalan berdrainase baik biasanya bersifat lebih masam daripada di dataran atau lembah karena pencucian basa-basa lebih intensif.

Tanah menjadi masam disebabkan beberapa hal:

(1)    pernapasan akar dan aktivitas jasad mikro perombak bahan organik membebaskan kabon-dioksida (CO2) yang dalam air membentuk asam karbonat;  aktivitas akar melepaskan asam-asam organik seperti asetat, sitrat, oksalat, laktat, humat, dan lain-lain,

(2)    proses oksidasi bahan anorganik misalnya belerang dan nitrogen menghasilkan asam anorganik sulfat dan nitrat,

(3)    di daerah tropika basah,  perombakan intensif menyebabkan ion-ion basa seperti Na+, K+, Ca2+ dan Mg2+  mengalami pencucian hebat dengan konsekuensi ion-ion H+ masuk ke dalam komplek pertukaran ion sebagai bahan koloidal, dan

(4)    ion aluminium (Al3+) dan besi (Fe3+) membuat tanah-tanah menjadi masam karena  kedua ion mampu menghidrolisis air.

Ion OH- dari hidrolisis diikat menjadi aluminium atau besi hidroksida, sedang ion H+ bebas menyebabkan pH tanah turun.  Mekanismenya sebagai berikut:

Al3+ + 3 H2O  →  Al(OH)3   +  3 H+

Fe3+ + 3 H2O →  Fe(OH)3   +  3 H+

Penggunaan pupuk tertentu dapat pula menyebabkan kemasaman tanah. Pupuk-pupuk anorganik yang mengandung sisa asam kuat seperti khlorida, nitrat dan sulfat bersenyawa dengan sisa basa lemah misalnya amonium, akan menghasilkan kelebihan asam dan menghidrolisis air menjadi ion H+. Contohnya ialah amonium-sulfat (ZA), amonium-nitrat, atau amonium-khlorida. Sebaliknya, pupuk-pupuk berupa garam sisa basa kuat dan asam lemah akan memberikan ekses basa, misalnya kalsit (CaCO3) yang merupakan bahan kapur.

Pendapat semula tentang pengaruh jelek tanah masam terutama karena efek ion H+ berlebihan mulai luntur setelah diketahui keberadaan Al3+, Fe3+ atau Mn3+ ternyata lebih menunjukkan pengaruh negatif terhadap pertumbuhan tanaman dibandingkan ion H+ tersebut.  Pada tanah sangat masam, konsentrasi ion-ion basa K+, Na+, Ca2+, dan Mg2+ rendah, ketersediaan fosfor dan nitrat berkurang; dan kelarutan aluminium, besi, dan mangan meningkat sehingga berpengaruh meracun tanaman.  Sebaliknya, pada tanah-tanah alkalin kelarutan aluminium, besi, mangan, serta kation-kation logam lain seperti seng dan tembaga menurun karena bereaksi dengan ion OH- membentuk  kompleks logam hidroksida yang mengendap dan sukar larut.

Penurunan kelarutan ion-ion Al3+, Fe3+ dan Mn3+ dengan meningkatkan pH akhir-akhir ini digunakan dasar mengatasi pengaruh buruk tanah masam melalui pengapuran. Kelarutan Cu dan Zn rendah pada tanah alkalin seringkali menjadi masalah bagi pertanian; demikian pula bila praktek pengapuran dilakukan berlebihan.  Masalah ketersedian fosfor juga sering dijumpai pada tanah-tanah alkalin, kalkareus atau pengapuran berlebihan; hal ini berkaitan dengan reaksi ion-ion fosfat dengan ion-ion kalsium membentuk senyawa-senyawa apatit yang sukar larut.  Hal ini akan dibahas dalam tinjauan berikutnya.

Penggunaan parameter reaksi tanah atau pH sebagai penduga kesuburan kimia tanah masih dianut hingga saat ini, dibandingkan parameter-parameter lain seperti Eh atau aktivitas ion.  Keampuhan adalah dari kemudahan cara penentuan di laboratorium maupun lapangan menggunakan metode dan alat sederhana.

Arti penting pH:

Nilai pH rendah (<5.5):
(1).    Fosfat:
Ion fosfat berikatan dengan besi dan aluminium membentuk senyawa yang tidak tersedia bagi tanaman,
(2).     Unsur Mikro:
Semua unsur mikro kecuali Mo menjadi lebih tersedia dengan meningkatnya kemasaman; kekurangan jarang terjadi dibawah pH 7,
(3).     Aluminium:
Ion Al dibebaskan dari lempeng liat di bawah nilai pH 5.5 dan menjadi seimbang dengan kompleks liat; tanah-tanah dengan pH rendah harus ditentukan nilai Aldd untuk mengetahui potensi keracunan Al; dan
(4).     Mineralisasi:
Di bawah pH 5.5 aktivitas bakteri berkurang dan mineralisasi bahan organik dihambat.
Nilai pH tinggi (>8.0):  (Hanya dijumpai pada tanah sangat alkalis/salis)
(1).    Fosfat:
Bila terdapat kalsium, fosfat cenderung dikonversikan ke dalam bentuk Ca-fosfat, dan ketersediaan bagi tanaman berkurang.  Di atas pH 8.5 adanya Natrium (lihat butir 3 di bawah) biasanya meningkatkan ketersediaan fosfat melalui pembentukan Na-fosfat yang mudah larut,
(2).    Boron:
Keracunan Boron seringkali dijumpai pada tanah salin dan sodik,
(3).    Natrium:
Kebanyakan pH tanah di atas 8.6 cenderung menunjukkan persentase Natrium dapat dipertukarkan >15, dan akan dijumpai kemungkinan perlu adanya reklamasi struktur tanah,
(4).     Mineralisasi:

Nilai pH tinggi menekan aktivitas bakteri dan juga mineralisasi bahan organik

(5).    Unsur Mikro:
Ketersediaan berkurang dengan meningkatnya pH, kecuali Molibdenum.