Tugas Fisika Batuan

Dibuatoleh :

Ari Teguh Sugiarto 1109100053

DosenPengampu :

Dr. Dwa Desa Warnana

Jurusan FisikaBidang Minat Geofisika

Fakultas Matematika Dan Ilmu Pengetahuan AlamIntitut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya2013

Soal :

1. A. Bagaimana mengukur CEC (Cation Exchange Capacity)B. Jelaskan Korelasi CEC dengan spesifik area

2. Jelaskan tentang efek double layer3. Jelaskan tentang macam-macam polarisasi4. Jelaskan secara fisis tentang bagian real dan imaginer pada dielektrik komplek5. Jelaskan tentang konsep metode Induce Polarisasi (IP).

Jawab :

1. A. Kation-kation dapat ditukar (Cation-Exchange): Kation-kation “Basa” : Na+, K+, Mg2+, Ca2+

NH4+ juga ada, tetapi jumlahnya sangat kecil

Jumlahnya banyak biasanya : Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+ Perkecualian serpenting yg kaya Mg2+ atau Sodik yang kaya Na+)

Kation-kation “Asam” : H+, Al3+

Al berfungsi sebagai asam : Al3+ + H2O à Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O à Al(OH)2+ + H+

Al(OH) 2+ àAl(OH)3 + H +

Al3+ + 3H2O à Al(OH)3 + 3H+

Cara mengukur CEC (Cation Exchange Capacity) ada 3 cara yaitu: Metode Jumlah Kation

CEC = Ca2+ + Mg2+ + K+ + Na+ + Al3+ (H+ diabaikan) Ekstraksi dnegan larutan 1M NH4Cl (garam netral yg tidak membuffer

pH). CEC jumlah kation, CECsum, dan diukur dalam ekstraks pertama. Dalam sistem liat murni (tidak ada bahan organik, oksida hidrous Fe

dan Al, tidak ada alofan; yakni tidak ada CEC tergantung pH) CEC ini mencerminkan CEC dan kation pada mineral liat (CEC muatan permanen).

(CECeff) pada kondisi aktual pH tanah. Ini mencakup CEC permanen plus CEC tergantung pH yg ada pd

kondisi aktual pH tanah. Ini ditentukan dari ekstraks ke dua ; setelah ekstraksi dnegan 1M

NH4Cl, tanah dicuci dengan ethanol untuk mengusir NH4+ yg terlarut,

dan kemudian diekstraks dengan 1M NaCl untuk menggantikan semua NH4

+ tukar Ekstraks dianalisis kandungan NH4

+ . Ammonium asetat (CECOAc).

Ini meliputi CEC permanen plus semua CEC tergantung pH.. CEC ini diukur dengan mengekstraks tanah menggunakan ammonium asetat (NH4OAc, buffers pH = 7.0)..

Kemudian prosedur yg sama diikuti seperti CEC garam netral.

Catatan: Al tukar harus diukur secara terpisah dengan ekastrak KCl karena Al mengendap sebagai Al(OH)3 pada kondisi pH tinggi

B. Korelasi CEC dengan spesific surface area. Kita dapat ketahui bahwa CEC (Cation Exchange Capacity) adalah suatu fenomena yang interface.

CEC = αe . Sm

Dimana αe adalah suatu nilai densitas dipermukaan (in meg/m2). Sm adalah spesifik surface areayang menghubungkan pada suatu sample massa.

TipeBatuan α e(meq/m2) Ref

unconsolidatedSedimentasi;Tertiary, clay, silt, Pleistocene, sand,

6,9×10−3

12×10−3

BS

Sedimentasi yang clastic (consolidated)

5,32×10−3 PW

Sedimentasi yang clastic (consolidated), mineral clay

1,67×10−3 P

Spesifik areae dengan CEC ada hubungannya dengan ukuran butiryang ada dipermukaan suatu lapanganhal tersebut digunakan untuk menggontrol suatu komponen konduktivitas. Setiap tipe clay memilik nilai CEC dan Spesifik surface yang berbeda-beda.

2. Efek double layer adalah suatu kejadian yang terdapat pada suatu material clay yang dapat digunakan untuk CEC(cation exchange capacity). selama formasi clay lapuk , pergantian positive (kation) pada penyerapan di permukaan clay.Mineral Aluminosilikat dalam Tanah Secara Umum

3. Macam-macam polarisasi:1) Polarisasi elektronik dapat teramati pada semua dielektrik.

Hal tersebut terjadi karena adanya pergeseran electron pada setiapatom terhadap intinya.

2) Polarisasi ionic hanya teramati pada material ionic.

Hal tersebut terjadi karena pergeseran ion-ion yang berdekatan dan berlawanan muatan.

3) Polarisasi orientasi dapat terjadi pada material padat dan cair yang memiliki molekul asimetris yang momen dipole permanennya dapat diarahkan oleh medan listrik.

4) Polarisasi muatan ruang terjadi pengumpulan muatan di perbatasan dielektrik.

Karena adanya frekuensi relaksasi dari empat macam proses polarisasi berbeda-beda, maka kontribusi dari masing-masing proses pada polarisasi keseluruhan. Dibawah ini adalah frekuensi relaksasi dengan macam-macam absobsi los faktor.

4.

5. Metode IP adalah salah satu metode geofisika yang relatif baru dan sedang berkembang pesat terutama dalam bidang pertambangan yaitu eksplorasi mineral ekonomis dan geofisika lingkungan. metode IP merupakan pengembangan dari metode resistivity maka teknis dan cara pengambilan data atau pengukuran dilapangan tidak jauh berbeda. Efek polarisasi terinduksi merupakan elemen dasar yang terjadi pada metode IP, dimana gejala polarisasi terinduksi dapat diilustrasikan sebagai berikut, jika suatu pengukuran tahanan jenis dengan konfigiurasi empat elektroda (standar), dimana pada elektroda arus (C1 dan C2) dialiri arus searah (DC) maka pada elektroda potensial (P1 dan P2) akan terukur beda potensial (ΔV). Ketika aliran arus pada elektroda (C1 dan C2) dimatikan, pada waktu t0 maka nilai beda potensial tidak langsung kembali menjadi nol, melainkan secara perlahan mengalami penurunan beda potensial menuju nol.Sumber efek polarisasi adalah Fenomena suatu proses polarisasi dan mekanisme elektrokimia yang terjadi didalam suatu batuan adalah benar-benar kompleks. Namun demikian oleh (Summer, 1976) mengenai polarisasi yang terjadi pada batuan dan soils adalah melingkupi penyebaran atau difusi ion-ion menuju mineral-mineral logam dan pergerakan ion-ion didalam pore-filling elektrolit. Yang menjadi efek utama atau mekanisme utama yang terjadi dalam suatu proses polarisasi adalah polarisasi elektroda atau electrode polarization dan polarisasi membrane atau membrane polarization.Polarsisasi Elektroda

Pada gambar diatas menggambarkan pergerakan ion-ion ketika kedua sisinya dialirkan arus. Pada bagian A menggambarkan arus yang mengalir pada seluruh ruang pori-pori yang terisi larutan tanpa adanya sumbatan butiran mineral. Terlihat ion-ion positif dan negatif menyebar berdasar arus yang melewatinya, dimana elektrolit positif (+) mengalir searah dengan arah arus sedangkan elektrolit negatif (-) mengalir berlawanan dengan arah arus. Sedangkan pada bagian B menggambarkan mineral logam yang mempunyai jaring pembatas yang saling berlawanan. Peristiwa ini dinamakan elektrolisis dimana ketika arus mengalir dan sebuah elektron berpindah tempat di antara logam dan larutan ion-ion pada bidang batas, dalam proses kimiafisika efek tersebut dinamakan polarisasi elektroda atau electrode polarization.