Septemer Edition - Mineral Lempung

 

MINERAL LEMPUNG TIPE 1:1

Mineral lempung tipe 1:1 tersusun dari satu lempeng Si-tetrahedral dan satu lempeng Al-oktahedral membentuk satu unit kristal. Antar unit kristal diikat oleh ikatan hydrogen untuk membentuk partikel. Ikatan ini kuat dan mantap, sehingga air tidak mampu menyusup ke dalam ruang antar-unit kristal, sehingga mineral tipe ini tidak mengembang (Utomo, 2016).

Mineral ini juga memiliki muatan yang rendah karena minim substitusi isomorfik sehingga daya jerap terhadap air dan kation rendah. Selain itu, mineral lempung tipe 1:1 hanya memiliki permukaan luar, yang terdapat di sekeliling partikel (Utomo, 2016).

Tipe mineral 1:1 menggambarkan satu lapis tetrahedral dan satu lapis oktahedral.

Sumber : Utomo, 2016

Lapisan oktahedral bisa berupa dioktahedral atau trioktahedral. Mineral dari subgrup kaolin (kaolinit, haloisit, dickit, dan nakrit) dengan rumus umum Al₂Si₂O₅(OH)₄ merepresentasikan bentuk dioktahedral mineral lempung tipe 1:1. Sementara itu,  subgrup serpentin (lizardit, chrysotil, dan antigorite), Mg₃Si₂O₅(OH)₄ merepresentasikan bentuk trioktahedral (Barton, 2002).

Mineral lempung tipe 1:1 memiliki muatan tergantung pH (pH dependent charge). Pada patahan pinggiran kristal mineral lempung silikat terdapat gugus silanol (-Si-O-H) dan aluminol (-Al-O-H). Bila terdapat kenaikan pH, maka gugus silanol dan aluminol akan mengalami hidrolisis. Muatan negative akan muncul (dalam bentuk -Si-O- dan Al-O) sebagai reaksi atas meningkatnya pH dan muatan positif muncul dalam bentuk Al⁺ sebagai reaksi menurunnya pH. Muatan yang dihasilkan melalui mekanisme ini disebut sebagai pH dependent charge (Utomo, 2016).

Subtitusi isomorfik tidak umum terjadi pada mineral kaolin. Ikatan antar lapisan 1:1 pada mineral kaolin relatif kuat, sehingga subtitusi antar lapisan hampir tidak dapat terjadi. Muatan lapisan yang rendah dan tidak adanya interlayer berakibat pada kapasitas pertukaran kation kaolinit jauh lebih rendah yaitu ~ 1–10 cmolc/kg. Kapasitas serapan yang terbatas biasanya disebabkan oleh ikatan yang putus di tepi lapisan dan adanya gugus fungsi yang bergantung pada pH pada permukaan tanah liat dan edge sites (Wimpenny, 2016)

Mineral kaolin memiliki rumus struktur umum yaitu γ^2-₃ Z₂O₅(OH)₄, dimana γ adalah kation dalam lapisan oktahedral seperti Al³⁺ dan Fe³⁺ untuk mineral dioktahedral, dan Mg²⁺, Fe²⁺, Mn²⁺, dan Ni²⁺ untuk mineral trioktahedral, serta Z adalah kation dalam lapisan tetrahedral. Mineral dioktahedral dari subgrup kaolin yang paling umum ditemui adalah kaolinit, dengan rumus struktur ideal Al₂Si₂O₅(OH)₄, kaolinit bersifat elektrostatis netral dan memiliki simetri triklinik. Atom oksigen dan ion hidroksil antar lapisan dipasangkan dengan ikatan hidrogen yang lemah sehingga perpindahan acak antar lapisan sering terjadi dan menghasilkan mineral kaolinit dengan kristalinitas yang rendah (Rafferty, 2012).

Mineral trioktahedral dari subgrup serpentine antara lain, chrysotile, antigorite, dan lizardite yang memiliki rumus struktur Mg₃Si₂O₅(OH)₄. Kristal chrysotile memiliki morfologi silindris, kristal antigorit menunjukkan struktur gelombang (wave), dan kristal lizardite berbentuk platy serta hanya sedikit jumlah substitusi aluminium atau besi untuk silikon dan magnesium. Karakteristik morfologi ini dapat dikaitkan dengan derajat kesesuaian antara dimensi lateral lapisan tetrahedral dan oktahedral (Rafferty, 2012).

Kegunaan mineral kaolin antara lain

1. bahan baku produksi peralatan porselen, keramik, dan refractories. Talc, pyrophyllite, feldspar, dan kuarsa sering digunakan dalam tubuh keramik, bersama dengan kaolinit, untuk mengembangkan sifat penyusutan dan pembakaran yang diinginkan.

2. kaolinit dimanfaatkan sebagai pernis tambahan dalam cat berbasis air dan sebagai filler dalam polimer alami dan sintetis.

3. kaolinit juga digunakan sebagai penyaring kertas dan pigmen lapisan kertas.

Sumber :

Barton, C.D. 2002. Clay Minerals. New York, Marcel Dekker.

Utomo, M. 2016. Ilmu Tanah : Dasar-dasar dan Pengelolaan. Jakarta, Prenada Media Grup.

Rafferty, John P. 2013. Minerals. New York, Britannica Educational Publishing

Wimpenny, Josh. 2016. Encyclopedia of Geochemistry. Livermore, Springer.