KOLOID

KOLOID

A. Komponen Sistem Koloid

Koloid adalah suatu campuran zat heterogen (dua fase) antara dua zat atau lebih di mana partikel-partikel zat yang berukuran koloid (fase terdispersi/yang dipecah) tersebar secara merata di dalam zat lain (medium pendispersi/ pemecah). Ukuran partikel koloid berkisar antara 1-100 nm.  Jadi, koloid tergolong campuran heterogen dan merupakan sistem dua fasa.

Jadi, sistem koloid tersusun atas dua komponen, yaitu fasa terdispersi dan medium dispersi atau fasa pendispersi.

- Fasa terdispersi bersifat diskontinu (terputus-putus)

- Medium dispersi bersifat kontinu.

B.  Pengelompokan Sistem Koloid 

Fase Terdispersi	Fase Pendispersi	Sistem Koloid	Contoh
Gas	Cair	Buih/busa	Busa sabun
Gas	Padat	Busa padat	Batu apung, lava
Cair	Gas	Aerosol	Kabut, awan, obat semprot
Cair	Cair	Emulsi	Susu, minyak ikan, saos
Cair	Padat	Gel(emulsi padat)	Keju, mentega, selai, agar-agar, semir padat, mutiara
Padat	Gas	Aerosol padat	Asap, debu, buangan knalpot
Padat	Cair	Sol	Kanji, cat lem, tinta, lateks, putih telur
Padat	Padat	Sol padat	Perunggu, kuningan, kaca bewarna, permata(gem)

 

C.  Sifat-Sifat Koloid

 

1. Efek Tyndall

Efek tyndall ini ditemukan oleh John Tyndall (1820-1893), seorang ahli fisika Inggris. Oleh karena itu sifat itu disebut efek tyndall.

            Efek tyndall adalah efek yang terjadi jika suatu larutan terkena sinar. Pada saat larutan sejati disinari dengan cahaya, maka larutan tersebut tidak akan menghamburkan cahaya, sedangkan pada sistem koloid cahaya akan dihamburkan. Hal itu terjadi karena partikel-partikel koloid mempunyai partikel-partikel yang relatif besar untuk dapat menghamburkan sinar tersebut. Sebaliknya, pada larutan sejati, partikel-partikelnya relatif kecil sehingga hamburan yang terjadi hanya sedikit dan sangat sulit diamati. 

2.  Gerak Brown

Jika kita amati system koloid dibawah mikroskop ultra, maka kita akan melihat bahwa partikel-partikel tersebut akan bergerak membentuk zigzag. Pergerakan zigzag ini dinamakan gerak Brown. Pergerakan tersebut dijelaskan pada penjelasan berikut:

Partikel-partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut dapat bersifat acak seperti pada zat cair dan gas, atau hanya bervibrasi di tempat seperti pada zat padat. Untuk system koloid dengan medium pendispersi zat cair atau gas, pergerakan partikel-partikel akan menghasilkan tumbukan dengan partikel-partikel koloid itu sendiri. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Oleh karena ukuran partikel cukup kecil, maka tumbukan yang terjadi cenderung tidak seimbang. Sehingga terdapat suatu resultan tumbukan yang menyebabkan perubahan arah gerak partikel sehingga terjadi gerak zigzag atau gerak Brown.

Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak Brown terjadi. Demikian pula, semakin besar ukuran partikel kolopid, semakin lambat gerak Brown yang terjadi. Hal ini menjelaskan mengapa gerak Brown sulit diamati dalam larutan dan tidak ditemukan dalam zat padat (suspensi).

Gerak Brown juga dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu system koloid, maka semakin besar energi kinetic yang dimiliki partikel-partikel medium pendispersinya. Akibatnya, gerak Brown dari partikel-partikel fase terdispersinya semakin cepat. Demikian pula sebaliknya, semakin rendah suhu system koloid, maka gerak Brown semakin lambat.

3.  Elektropresus

Elektroforesis adalah teknik pemisahan komponen atau molekul bermuatan berdasarkan perbedaan tingkat migrasinya dalam sebuah medan listrik. Medan listrik dialirkan pada suatu medium yang mengandung sampel yang akan dipisahkan. Teknik ini dapat digunakan dengan memanfaatkan muatan listrik yang ada pada makromolekul, misalnya DNA yang bermuatan negatif. Jika molekul yang bermuatan negatif dilewatkan melalui suatu medium, kemudian dialiri arus listrik dari suatu kutub ke kutub yang berlawanan muatannya maka molekul tersebut akan bergerak dari kutub negatif ke kutub positif.  Kecepatan gerak molekul tersebut tergantung pada nisbah muatan terhadap massanya serta tergantung pula pada bentuk molekulnya.  Pergerakan ini dapat dijelaskan dengan gaya Lorentz, yang terkait dengan sifat-sifat dasar elektris bahan yang diamati dan kondisi elektris lingkungan.

Secara umum, elektroforesis digunakan untuk memisahkan, mengidentifikasi, dan memurnikan fragmen DNA.

4.  Adsorpsi

Apabila partikel-partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka pertikel-partikel zat cair atau gas tersebut akan terakumulasi pada permukaan zat padat tersebut. Fenomena ini disebut adsorpsi. Beda halnya dengan absorpsi. Absorpsi adalah fenomena menyerap semua partikel ke dalam sol padat bukan di atas permukaannya, melainkan di dalam sol padat tersebut.

Partikel koloid sol memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi partikel-partikel pada permukaannya, baik partikel netral atau bermuatan (kation atau anion) karena mempunyai permukaan yang sangat luas.

Contoh adsorpsi:

-Penyembuhan diare dengan norit

-Penjernihan air dengan tawas

-Pencelupan serat wol untuk proses pewarnaan

-Penjernihan air tebu pada pembuatan gula  

-Penyerapan humus oleh tanah liat 

5.  Koagulasi

Koagulasi merupakan salah satu sifat dari koloid. Partikel-partikel suatu koloid dapat mengalami penggumpalan membentuk zat semi-padat. Partikel-partikel koloid tersebut bersifat stabil karena memiliki muatan listrik sejenis. Apabila muatan listrik itu hilang, maka partikel koloid tersebut akan bergabung membentuk gumpalan. Proses penggumpalan partikel koloid dan pengendapannya disebut Koagulasi. Dalam hal ini, koagulasi koloid merupakan proses bergabungnya partikel-partikel koloid secara bersama membentuk zat dengan massa yang lebih besar.

Contoh koagulasi:

-Pembentukan delta di muara sungai terjadi karena koloid tanah liat dalam air sungai mengalamikoagulasi ketika bercampur dengan elektrolit dalam air laut.

-Pada pengolahan karet, partikel-partikel karet dalam lateks digumpalkan dengan penambahan asam asetat atau asam format sehingga karet dapat dipisahkan dari lateksnya.

-Lumpur koloidal dalam air sungai dapat digumpalkan dengan menambahkan tawas. Sol tanah liatdalam air sungai biasanya bermuatan negatif sehingga akan digumpalkan oleh ion Al 3+ dari tawas (alumunium sulfat)

-Jika bagian tubuh mengalami luka maka ion Al 3+ atau Fe 3+ segera nenetralkan partikelalbuminoid yang dikandung darah sehingga terjadi penggumpalan darah yang menutupi luka.

6.  Koloid Pelindung

Sistem koloid di mana partikel terdispersinya mempunyai daya adsorpsi relatif besar disebut koloid liofil yang bersifat lebih stabil. Sedangkan jika partikel terdispersinya mempunyai gaya absorpsi yang cukup kecil, maka disebut koloid liofob yang bersifat kurang stabil. Yang berfungsi sebagai koloid pelindung ialah koloid liofil.

Contoh koloid pelindung:

-Pada pembuatan es krim digunakan gelatin untuk mencegah pembentukan Kristal besar atau gula

-Cat dan tinta dapat bertahan lama karena menggunakan suatu koloid pelindung.

-Zat-zat pengemulsi seperti sabun dan detergen juga tergolong koloid pelindung.

7.  Dialisis

Dialisis merupakan salah satu sifat dari sistem koloid. Dialisis adalah suatu proses permunian partikel koloid dari ion-ion penganggu kestabilan koloid dengan penyaringan mengunakan membran atau selaput semipermeabel. Selaput semipermeabel adalah sejenis alat saring yang dibuat khusus untuk keperluan dialisis koloid yang memiliki daya saring sangat tinggi. Selaput semipermeabel ini hanya melewatkan molekul air dan ion-ion saja, sedangkan partikel koloid tetap tinggal.

Prinsip dialisis atau pemisahan koloid dari ion-ion penganggu ini didasarkan pada perbedaan laju transport partikel. Proses Dialisis Koloid sangatlah sederhana. Koloid yang akan di dialisis dimasukan kedalam sebuah kantong yang terbuat dari selaput semipermeabel. Jika kantong berisi koloid tersebut kemudian dimasukan kedalam sebuah tempat berisi air yang mengalir, maka ion-ion penganggu akan menembus selaput semipermeabel bersama air dan yang tinggal selaput semipermeabel hanyalah koloid yang telah dimurnikan.
   

D.  Pembuatan Sistem Koloid

Bagaimana sistem koloid dibuat? Sistem koloid dapat dibuat dengan dua metode, yaitu dengan metode mengelompokkan (agregasi) partikel larutan sejati dan atau menghaluskan bahan kasar kemudian mendispersikan ke dalam medium pendispersi. Metode pertama disebut kondensasi dan yang kedua disebut dispersi.

1. Pembuatan Koloid dengan Metode Dispersi
Beberapa metode praktis yang biasa digunakan untuk membuat koloid yang tergolong cara dispersi adalah cara mekanik, cara peptisasi, homogenisasi, dan cara busur listrik redig.

a.Pembuatan Koloid dengan Cara Mekanik
Zat-zat yang berukuran besar dapat direduksi menjadi partikel berukuran koloid melalui penggilingan, pengadukan, penumbukan, dan penggerusan. Zat-zat yang sudah berukuran koloid selanjutnya didispersikan ke dalam medium pendispersi.
Cara mekanik, contohnya:
-Pengilingan kacang kedelai pada pembuatan tahu dan kecap. Pembuatan cat di industri, caranya bahan cat digiling kemudian didispersikan ke dalam medium pendispersi, seperti air.
-Teknik penumbukan dan pengadukan banyak digunakan dalam pembuatan makanan, seperti kue tart dan mayones. Kuning telur, margarin, dan gula pasir yang sudah dihaluskan, kemudian dicampurkan dan diaduk menjadi koloid.
-Industri makanan, yaitu pada pembuatan es krim, jus buah, selai dan lainnya. Industri kimia, yaitu pada pembuatan cat, zat pewarna, pasta gigi, dan detergen.

b. Pembuatan Koloid dengan Busur Listrik Bredig
Arus listrik bertegangan tinggi dialirkan melalui dua buah elektrode logam (bahan terdispersi). Kemudian, kedua elektrode itu dicelupkan ke dalam air hingga kedua ujung elektrode itu hampir bersentuhan agar terjadi loncatan bunga api listrik. Loncatan bunga api listrik mengakibatkan bahan elektrode teruapkan membentuk atom-atomnya dan larut di dalam medium pendispersi membentuk sol. Logam-logam yang dapat membentuk sol dengan cara ini adalah platina, emas, dan perak.

c. Pembuatan Koloid dengan Cara Peptisasi
Dispersi koloid dapat juga diperoleh dari suspensi kasar dengan cara memecah partikel-partikel suspensi secara kimia. Kemudian, menambahkan ion-ion sejenis yang dapat diadsorpsi oleh partikel-partikel koloid sampai koloid menjadi stabil. Koagulasi agregat-agregat yang telah membentuk partikel-partikel berukuran koloid dapat dihambat karena adanya ion-ion yang teradsorpsi pada permukaan partikel koloid.  Contohnya, tanah lempung pecah menjadi partikel-partikel berukuran koloid jika ditambah NaOH dan akan menjadi koloid jika didispersikan ke dalam air. Partikel-partikel silikat dari tanah lempung akan mengadsorpsi ion-ion OH– dan terbentuk koloid bermuatan negatif yang stabil. Cara ini biasa digunakan pada
 1.sol Al(OH)3 dibuat dengan cara menambahkan HCl encer (sedikit) pada endapan Al(OH)3 yang baru dibuat,
 2.sol Fe(OH)3 dibuat dengan cara menambahkan FeCl3 pada endapan Fe(OH)3,
 3.sol NiS dapat dibuat dengan cara menambahkan H2S pada endapan NiS.
d. Pembuatan Koloid dengan Cara Homogenisasi
Pembuatan koloid jenis emulsi dapat dilakukan dengan menggunakan mesin penghomogen sampai berukuran koloid.

2. Pembuatan Koloid dengan Metode Kondensasi
Ion-ion atau molekul yang berukuran sangat kecil (berukuran larutan sejati) diperbesar menjadi partikel-partikel berukuran koloid. Dengan kata lain, larutan sejati diubah menjadi dispersi koloid. Pembentukan kabut dan awan di udara merupakan contoh pembentukan aerosol cair melalui kondensasi molekul-molekul air membentuk kerumunan (cluster).
Proses kondensasi ini didasarkan atas reaksi kimia; yaitu melalui reaksi redoks, reaksi hidrolisis, dekomposisi rangkap, dan pergantian pelarut.

1.  Reaksi Redoks
Contoh:
a. Pembuatan sol belerang dari reaksi redoks antara gas H2S dengan larutan SO2 .
Persamaan reaksinya:
2H2S(g) + SO2(aq) →2H2O(l) + 3S(s)
sol belerang
b. Pembuatan sol emas dari larutan AuCl3 dengan larutan encer formalin (HCHO).
Persamaan reaksinya:
2AuCl3(aq) + 3HCHO(aq) + 3H2O(l) → 2Au(s) + 6HCl(aq) + 3HCOOH(aq)
sol emas

2.  Reaksi Hidrolisis
Contoh: pembuatan sol Fe(OH)3 dengan penguraian garam FeCl3 Persamaan reaksinya adalah: mengunakan air mendidih.
FeCl3(aq) + 3H2O(l) → Fe(OH)3(s) + 3HCl( aq)
sol Fe(OH)3

3.  Reaksi Dekomposisi Rangkap
 Contoh:
a. Pembuatan sol As2S3, dibuat dengan mengalirkan gas H2S dan asam arsenit (H3AsO3) yang encer.
Persamaan reaksinya:
2H3AsO3(aq) + 3H2S(g) → As2S3(s) + 6H2O(l)
sol As2S3
b. Pembuatan sol AgCl dari larutan AgNO3 dengan larutan NaCl encer.
Persamaan reaksinya:
AgNO3(aq) + NaC1(aq) → AgCl(s) + NaNO3(aq)
Sol AgCl

4.  Reaksi Pergantian Pelarut
Contoh, pembuatan sol belerang dari larutan belerang dalam alkohol ditambah dengan air. Persamaan reaksinya:
S(aq) + alkohol + air → S(s)
larutan S

E. Perbedaan suspensi, koloid dan larutan.

1.      Suspensi merupakan suatu campuran dimana paling sedikit satu komponen yang secara relatif mempunyai partikel besar yang akan saling tersebar dengan komponen lainnya.

Contoh: pasir yang halus yang tersuspensi dalam air, salju yang ditiup ke udara, endapan yang terbentuk pada campuran reaksi

2.      Larutan merupakan suatu campuran dimana semua partikel baik pelarut maupun zat terlarut, ukuran partikelnya adalah sebesar molekul atau ion-ion. Partikel ini tersebar secara merata antara masing-masing dan mengahsilkan satu fase homogen.

Contoh: larutan NaCl, minuman ringan berkarbonat yang mengandung CO₂ yang kuat 

3.      Koloid merupakan campuran dari dua zat atau lebih dimana partikel terdispersinya berukuran 1 nm sampai 1000 nm.

Contoh: semprotan aerosol (cairan tersuspensi dalam gas), susu (tetesan kecil minyak dan padatan dalam air), mayones (tetesan kecil air dalam minyak) .