Lempung dan Mineral Penyusunnya

40

2.2.1.2 Lempung dan Mineral Penyusunnya

Mineral lempung merupakan senyawa silikat yang kompleks yang terdiri dari aluminium, magnesium dan besi. Dua unit dasar dari mineral lempung adalah silika tetrahedra dan aluminium oktahedra. Setiap unit tetrahedra terdiri dari empat atom oksigen yang mengelilingi satu atom silikon dan unit oktahedra terdiri dari enam gugus ion hidroksil OH yang mengelilingi atom aluminium Das, 2008. Satuan struktur dasar dari mineral lempung terdiri dari silika tetrahedron dan aluminium octahedron. Satuan-satuan dasar tersebut bersatu membentuk struktur lembaran dan jenis-jenis mineral lempung tersebut tergantung dari komposisi susunan satuan struktur dasar atau tumpuan lembaran serta macam ikatan antara masing-masing lembaran. Unit- unit silika tetrahedra berkombinasi membentuk lembaran silika silicasheet dan unit-unit oktahedra berkombinasi membentuk lembaran oktahedra gibbsite sheet. Bila lembaran silika itu ditumpuk diatas lembaran oktahedra, atom-atom oksigen tersebut akan menggantikan posisi ion hidroksil pada oktahedra untuk memenuhi keseimbangan muatan mereka. Universitas Sumatera Utara 41 a b c d e Gambar 2.15 Struktur Atom Mineral Lempung a silica tetrahedra; bsilica sheet ; c aluminium oktahedra ; d lembaran oktahedra gibbsite ; e lembaran silika – gibbsite Das, 2008. Lempung terdiri dari berbagai mineral penyusun, antara lain mineral lempung kaolinite, montmorillonite, dan illite group dan mineral-mineral lain dengan ukuran sesuai dengan batasan yang ada mika group, serpentinite group. Universitas Sumatera Utara 42 1. Kaolinite Kaolinite adalah hasil pelapukan sulfat atau air yang mengandung karbonat pada temperatur sedang. Dimana kaolinite murni umumnya berwarna putih, putih kelabu, kekuning-kuningan atau kecoklat-coklatan. Mineral kaolinite berwujud seperti lempengan-lempengan tipis dengan diameter 1000Å sampai 20000Å dan ketebalan dari 100Å sampai 1000 Å dengan luasan spesifik perunit massa ±15m 2 gr. Silika tetrahedra merupakan bagian dasar dari struktur kaolinite yang digabung dengan satu lembaran alumina oktahedran gibbsite dan membentuk satu unit dasar dengan tebal sekitar 7,2Å 1Å=10-10m seperti yang terlihat pada Gambar 2.14a. Hubungan antar unit dasar ditentukan oleh ikatan hidrogen dan gaya bervalensi sekunder. Kedua lembaran terikat bersama-sama, sedemikian rupa sehingga ujung dari lembaran silika dan satu dari lapisan lembaran oktahedra membentuk sebuah lapisan tunggal. Dalam kombinasi lembaran silika dan aluminium, keduanya terikat oleh ikatan hidrogen Gambar 2.14b. Pada keadaan tertentu, partikel kaolinite mungkin lebih dari seratus tumpukan yang sukar dipisahkan. Karena itu, mineral ini stabil dan air tidak dapat masuk di antara lempengannya untuk menghasilkan pengembangan atau penyusutan pada sel satuannya. Mineral kaolinite memiliki rumus kimia sebagai berikut: OH 8 Al 4 Si 4 O 10 Universitas Sumatera Utara 43 Gambar struktur kaolinite dapat dilihat pada Gambar 2.16. Gambar 2.16 a Diagram skematik struktur kaolinite Lambe, 1953 b Struktur atom kaolinite Grim, 1959 2. Montmorillonite Montmorillonite adalah nama yang diberikan pada mineral lempung yang ditemukan di Montmorillon, Perancis pada tahun 1847. Montrnorillonite, disebut juga dengan smectite, adalah mineral yang dibentuk oleh dua lembaran silika dan satu lembaran aluminium gibbsite Gambar 2.17a. Lembaran oktahedra terletak di antara dua lembaran silika dengan ujung tetrahedra tercampur dengan hidroksil dari lembaran oktahedra untuk membentuk satu lapisan tunggal Gambar 2.17b. Universitas Sumatera Utara 44 Gambar 2.17 a Diagram skematik struktur montmorrilonite Lambe, 1953 b Struktur atom montmorrilonite Grim, 1959 Mineral montmorillonite memiliki rumus kimia sebagai berikut: OH 4 Si 8 Al 4 O 20 . nH 2 O Dimana: nH 2 O adalah banyaknya lembaran yang terabsorbsi air. Mineral montmorillonite juga disebut mineral dua banding satu 2:1 karena satuan susunan kristalnya terbentuk dari susunan dua lempeng silika tetrahedra mengapit satu lempeng aluminium oktahedral ditengahnya. Dalam lembaran oktahedra terdapat substitusi parsial aluminium oleh magnesium. Karena adanya gaya ikatan Van Der Waals yang lemah di antara ujung lembaran silika dan terdapat kekurangan muatan negatif dalam lembaran oktahedra, air dan ion-ion yang berpindah-pindah dapat masuk dan memisahkan lapisannya. Jadi, kristal montmorillonite sangat kecil, tapi pada waktu tertentu mempunyai gaya tarik yang kuat terhadap air. Tanah-tanah yang mengandung Universitas Sumatera Utara 45 montmorillonite sangat mudah mengembang oleh tambahan kadar air, yang selanjutnya tekanan pengembangannya dapat merusak struktur ringan dan perkerasan jalan raya. 3. Illite Illite adalah bentuk mineral lempung yang terdiri dari mineral-mineral kelompok illite. Bentuk susunan dasarnya terdiri dari sebuah lembaran aluminium oktahedra yang terikat di antara dua lembaran silika tetrahedra. Dalam lembaran oktahedra, terdapat substitusi parsial aluminium oleh magnesium dan besi, dan dalam lembaran tetrahedra terdapat pula substitusi silikon oleh aluminium Gambar 2.16. Lembaran-lembaran terikat besama-sama oleh ikatan lemah ion- ion kalium yang terdapat di antara lembaran-lembarannya. Ikatan-ikatan dengan ion kalium K + lebih lemah daripada ikatan hidrogen yang mengikat satuan kristal kaolinite, tapi lebih kuat daripada ikatan ionik yang membentuk kristal montmorillonite. Susunan Illite tidak mengembang oleh gerakan air di antara lembaran-lembarannya. Mineral illite memiliki rumus kimia sebagai berikut: OH 4 K y Si 8-y . Al y Al 4 . Mg 6 .Fe 4 .Fe 6 O 20 Dimana y adalah antara 1 dan 1,5. Illite memiliki formasi struktur satuan kristal, tebal dan komposisi yang hampir sama dengan montmorillonite. Perbedaannya ada pada :  Kalium K berfungsi sebagai pengikat antar unit kristal sekaligus sebagai penyeimbang muatan. Universitas Sumatera Utara 46  Terdapat ± 20 pergantian silikon Si oleh aluminiumAl pada lempeng tetrahedral.  Struktur mineral illite tidak mengembang sebagaimana montmorillonite. Gambar struktur kaolinite dapat dilihat pada Gambar 2.18. Gambar 2.18 Diagram Skematik Struktur Illite Lambe, 1953

2.2.1.3 Sifat-Sifat Tanah Lempung