KOLOID

Tweet

     Apakah kamu suka memperhatikan ketika sinar matahari menerobos jendela? Tampak debu beterbangan dan jejak sinar matahari pun dapat kamu lihat dengan jelas. Ketika langit siang hari tertutup awan, apa kamu melihat sinar menerobos bagian awan yang berlubang?  Fenomena seperti itu sering dimanfaatkan oleh agen Moulder dan Sculley dalam film X-file untuk mengamati tempat-tempat yang gelap dengan kilatan cahaya.  Semua hal ini berhubungan dengan salah satu sifat yang dimiliki partikel koloid yaitu efek Tyndall.  Apa itu efek Tyndall dan apa pula yang dimaksud dengan koloid ? 

·         Koloid atau dispersi koloid adalah bentuk materi yang memiliki sifat di antara larutan dan campuran atau suspensi. 

·         Bidang ini pertama kali dikenalkan oleh Thomas Graham. 

·         Larutan adalah campuran homogen antara dua materi atau lebih, dimana bagian sifatnya serbasama, contoh larutan gula dalam air. 

Larutan gula	·         Gula ketika dilarutkan ke dalam air akan tampak bening karena dalam larutan dapat membentuk molekul kecil  dengan ukuran < 400nm. ·         Zat terlarut dalam larutan tidak mudah mengendap pada sampai berapa lama pun hal itu terjadi karena gaya gravitasi jauh lebih kecil jika dibandingkan energi kinetik molekul dalam larutan
Pengendapan	·         Ketika ukuran partikel zat terlarut > 750nm, maka mengendap ke bawah karena gaya gravitasi lebih berpengaruh dibandingkan dengan energi kinetik pada larutan. ·         Campuran zat terlarut dengan ukuran lebih besar akan membentuk campuran heterogen atau suspensi.

·         saat partikel zat terlarut berukuran antara 400 nm – 750 nm, maka partikel tersebut tidak dapat membentuk larutan yang bening karena ukurannya terlalu besar, tetapi gaya gravitasi tidak membuat partikel tersebut mengendap, maka terbentuklah disperse koloid.

 

      partikel koloid mengalami hamburan dan tersebar dalam suatu medium sehingga dihasilkan dispersi (sebaran) koloid atau biasa disebut sistem koloid. 

·         Koloid dapat berupa gas, cairan atau pun padatan. 

• Selai, mayones, tinta cina, susu dan kabut merupakan contoh sistem koloid, dalam sistem tersebut partikel koloid tersebar (terdispersi) dalam suatu partikel lain yang jumlahnya lebih banyak dan disebut medium pendispersi. 
• Berdasarkan jenis fasa pendispersi, yaitu zat yang memiliki jumlah lebih banyak dan fasa zat yang terdispersi koloid terbagi menjadi delapan macam.  Berikut jenis koloid berikut contohnya :

Fasa medium pendispersi	Fasa zat terdispersi	Nama Koloid	Contoh
Gas	Cair	Aerosol	Kabut
	Padat	Aerosol padat	Asap
Cair	Gas	Busa	Buih Krim
	Cair	Emulsi	Susu
	Padat	Sol	Cat
Padat	Gas	Busa Padat	Marshmallow
	Cair	Emulsi Padat	Mentega
	Padat	Sol Padat	Gelas Ruby

·         Koloid memiliki sifat antara larutan homogen dan campuran heterogen,  Karena partikel koloid cukup kecil sehingga tumbukan acak yang terjadi dalam larutan, tetapi partikel tersebut tidak benar-benar larut dalam larutan sehingga bersifat seperti campuran heterogen.

·         Larutan koloid ini dapat terdeteksi dengan memperhatikan efek penghamburan cahaya yang terjadi. 

·         Penghamburan menunjukkan bahwa dispersi koloid di sepanjang larutan terdiri dari partikel-partikel berukuran besar. 

·         Gerak Brown adalah gerak lurus partikel-partikel koloid yang arahnya tidak menentu yang disebabkan oleh tumbukan dari molekul-molekul medium pendispersi dengan partikel-partikel koloid.

·         Gerak Brown bisa berlangsung terus karena gaya yang bekerja pada partikel itu dihasilkan terus menerus oleh tumbukan partikel dengan partikel dan partikel dengan molekul medium pendispersi.

·         Gerak Brown menyebabkan berkurangnya efek gaya gravitasi bumi terhadap partikel fasa dispersi.

·         Oleh karena gaya gravitasi tidak dapat mengatasi seluruh gaya yang timbul pada tumbukan partikel yang menyebabkan gaya Brown itu, maka partikel koloid tidak dapat mengendap.

·         Gerakan partikel koloid yang tidak menentu arahnya ini pertama kali ditemukan oleh seorang sarjana Biologi bernama Robert Brown (1773-1859).

·         Setiap partikel memiliki energi kinetik, sehingga akan selalu bergerak, partikel-partikel koloid akan bergerak, akan saling bertumbukkan sehingga menimbulkan sifat tertentu secara optik dan elektrik.

·         Sifat optik merupakan sifat dari suatu zat berkaitan dengan kemampuan interaksinya dengan gelombang cahaya. 

·         Gelombang cahaya yang terhentikan oleh partikel ukuran tertentu

·         Partikel koloid memiliki ukuran sekitar 400nm sampai 750nm sehingga akan berinteraksi dengan cahaya tampak yang memiliki panjang gelombang antara ~400nm hingga ~750nm.

·         Interaksi ini akan menghamburkan cahaya sehingga bagian yang terkena cahaya tampak keruh.

·         Gejala pemantulan dan pembauran cahaya oleh partikel sistem koloid disebut efek Tyndall.

·         Gejala ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday kemudian diselidiki lebih lanjut oleh John Tyndall (1820 – 1893), seorang ahli Fisika bangsa Inggris.

·         Efek Tyndall dapat digunakan untuk membedakan larutan sejati dari koloid.

·         Gelas sebelah kiri berisi larutan koloid dan sebelah kanan berisi larutan sejati. Dari gambar terlihat berkas cahaya yang melewati larutan koloid terlihat nyata, sedangkan pada larutan sejati tidak terlihat.  Terlihatnya berkas cahaya tersebut disebabkan berkas cahaya yang mengenai partikel koloid akan dihamburkan oleh partikel tersebut.

·         Efek Tyndall juga terjadi pada pancaran Matahari ke Bumi.  Pada waktu siang hari yang cerah, maka langit akan berwarna biru.  Hal ini terjadi karena sinar Matahari melewati partikel-partikel koloid di udara.  Hanya komponen sinar Matahari dengan panjang gelombang kecil (energi besar) yang dipantulkan, sinar yang dapat dipantulkan tersebut adalah sinar biru, nila.  Hal ini terjadi akibat posisi Matahari berada pada posisi jauh dari horizon.

·         sifat elektrik adalah sifat dari suatu zat yang berkaitan dengan partikel bermuatan atau listrik.

·         Sifat elektrik koloid muncul karena koloid dapat membawa muatan listrik.

·         Adsorpsi muatan pada koloid pun menimbulkan elektrik yang lain pada koloid.

·         Adsorpsi adalah peristiwa di mana suatu zat menempel pada permukaan zat lain, seperti ion H⁺ dan OH^- dari medium pendispersi.

·         Untuk berlangsungnya adsorpsi, minimum harus ada dua macam zat, yaitu zat yang tertarik disebut adsorbat, dan zat yang menarik disebut adsorban.

·         Apabila terjadi penyerapan ion pada permukaan partikel koloid maka partikel koloid dapat bermuatan listrik yang muatannya ditentukan oleh muatan ion-ion yang mengelilinginya.

·         Contoh: Koloid Fe(OH)₃ dalam air menyerap ion hidrogen (ion H⁺) sehingga partikel bermuatan positif, sedangkan koloid As₂S₃ menyerap ion hidroksida (ion OH^-) sehingga partikel bermuatan negatif.

·         partikel yang bermuatan negatif akan tertarik ke elektroda yang positif sebaliknya yang bermuatan positif akan tertarik ke elektroda negatif.

·         Peristiwa elektroforesis adalah peristiwa mengalirnya partikel-partikel koloid menuju elektroda, bergeraknya partikel koloid ke dalam satu elektroda menunjukkan bahwa partikel-partikel koloid bermuatan listrik.

·         Gejala ini dapat diamati dengan menggunakan alat sel elektroforesis.

·         Dispersi koloid dimasukkan ke dalam tabung U kemudian dicelupkan elektroda pada mulut tabung. Apabila kawat dihubungkan dengan sumber arus listrik searah dan arus listrik mengalir lewat elektroda positif dan negatif maka partikel koloid akan bergerak ke salah satu elektroda.

·         Partikel dispersi koloid yang bermuatan negatif akan bergerak menuju elektroda bermuatan negatif. Dengan menggunakan sel elektroforesis dapat ditentukan muatan dari partikel koloid.

·         Elektroforesis dapat dipakai untuk memisahkan protein-protein dalam larutan.  Muatan pada protein berbeda-beda, tergantung pH.  Dengan membuat pH larutan tertentu (misalnya dalam larutan penyangga), pemisahan molekul-molekul protein yang berlainan jenis terjadi. 

·         Koagulasi adalah penggumpalan koloid yang disebabkan oleh penambahan elektrolit atau terjadinya perubahan fisik melalui cara mekanik.

a.      Koagulasi dengan penambahan zat kimia/elektrolit

-          Ion yang efektif untuk menggumpalkan koloid ialah ion yang muatannya berlawanan dengan muatan koloid. 

-          Contoh:  Koloid Fe(OH)₃ yang bermuatan positif dicampur dengan koloid As₂S₃ yang bermuatan negatif. 

-          Sol emas yang bermuatan negatif dapat dikoagulasikan dengan NaCl, CaCl₂, atau AlCl₃, yang mengandung ion positif. 

-          Teknik koagulasi ini sangat berguna terutama untuk mengumpalkan karet dalam lateks dengan cara menambahkan asam cuka.

b.      Koagulasi mekanik

-                                 Koagulasi dengan cara mekanik dapat dilakukan dengan pemanasan, pendinginan atau pengadukan.

-                                 Contoh saat telur direbus, atau saat pembuatan agar-agar dan lem

-                                 Telur yang berbentuk cairan kental menggumpal ketika terkena panas, hal ini dikarenakan  pemanasan atau penambahan elektrolit dapat menyebabkan partikel koloid berkumpul bersama atau terkoagulasi.

-                                 Panas meningkatkan energi kinetik dan kecepatan tumbukan antar molekul pada partikel koloid sehingga memiliki kecenderungan untuk berkumpul dan membentuk gumpalan yang semakin membesar.

·         Delta terbentuk dari pengendapan partikel koloid, karena partikel koloid yang bermuatan mengalami reaksi dengan muatan lawannya ketika partikel tersebut terbawa oleh air sungai dan bertemu dengan air laut yang kaya dengan elektrolit.  Hal itu terjadi karena keberadaan ion pasangannya menyebabkan partikel koloid berkumpul bersama akibat menghilangkannya tolakan muatan antar partikel.

·         Proses koagulasi koloid dapat dimanfaatkan untuk proses penjernihan air.  Air sungai yang mengandung partikel koloid lumpur halus yang bermuatan negatif dicampur dengan koloid Al(OH)₃ yang bermuatan positif sehingga terjadi koagulasi dan mengendap.  Disamping itu ion Al³⁺ yang terdapat dalam medium koloid Al(OH)₃ secara langsung menetralkan muatan koloid Lumpur.   Setelah itu air dipisahkan dari endapan dengan cara disaring.  Koloid Al(OH)₃ diperoleh dari hidrolisis Al³⁺ dari aluminium sulfat atau tawas aluminium.

·         Koloid karbon dalam air sangat stabil, koloid tersebut bahkan tidak mengalami perubahan hingga kira-kira 30 tahun. 

·         Dalam hampir semua koloid gas dan koloid cairan, partikel-partikel zat terdispersi memiliki kerapatan yang lebih tinggi dibanding dengan medium pendispersinya. 

·         Koloid dapat stabil jika partikel-partikelnya tidak berkumpul menjadi ukuran yang lebih besar sehingga tidak mengendap.

·         Mengumpalnya koloid dapat dicegah dengan adanya pengadsorsian oleh suatu lapisan ion. 

·         Partikel yang menyerap ion yang sama muatannya akan terstabilkan karena adanya tolak menolak antar muatan sejenis. 

·         Cara lain untuk menstabilkan suatu partikel adalah dengan mengadsorpsikan lapisan molekul. 

·         Zat-zat yang teradsorpsi seperti sabun adalah koloid juga. 

·         Koloid yang bertindak sebagai bahan penstabil disebut koloid pelindung. 

·         Koloid pelindung sangat efektif untuk menstabilkan koloid cair-cair atau emulsi. 

·         Susu merupakan emulsi dari lemak dalam air, dan terstabilkan karena adanya kasein, sejenis protein. 

·         Contoh penstabil koloid lainnya adalah gelatin, yang sering disgunakan untuk pembuatan es krim.

·         Kestabilan koloid ditentukan oleh daya tarik-menarik antar partikel fase terdispersi dan medium pendispersinya. 

·         Berdasarkan kestabilannya koloid digolongkan kedalam koloid liofil dan liofob.

·         Sol liofil adalah sol yang fase terdispersinya mempunyai kemampuan menarik medium pendispersi. Contoh, gelatin dalam air dan putih telur dalam air.

·         Sol liofob adalah sol yang fase terdispersinya tidak menarik medium pendispersi. Contoh, As₂S₃ dalam air, garam sulfida dalam air, dan belerang dalam air. 

Sol Liofil	Sol Liofob
·         Reversibel ·         Stabil ·         Gerak Brown kurang jelas ·         Efek Tyndall lemah ·         Sukar diendapkan dengan penambahan elektrolit ·         Kebanyakan dapat dibuat gel ·         Partikel terdispersi dapat menyerap molekul ·         Penyusunnya senyawa organik, Contoh: protein	·         Tidak reversibel ·         Kurang stabil ·         Gerak Brown sangat jelas ·         Efek Tyndall kuat ·         Mudah diendapkan dengan penambahan elektrolit ·         Hanya beberapa yang dapat dibuat gel ·         Partikel terdispersi menyerap ion ·         Penyusunnya senyawa anorganik .Contoh: As2S3

·         Pada prinsipnya koloid dapat dibuat dengan cara mengubah partikel-partikel berukuran ion, atom, atau molekul menjadi partikel-partikel koloid. Atau mengubah partikel besar menjadi koloid.

·         Pembuatan koloid dapat dilakukan dengan cara kondensasi, dispersi, dan cara gabungan.

·         Cara kondensasi yaitu dengan mengubah partikel-partikel yang lebih kecil menjadi partikel yang lebih besar yaitu partikel koloid. 

·         Hal yang harus diperhatikan pada pengerjaan cara kondensasi adalah menjaga ukuran partikel koloid, karena partikel yang terlalu besar akan mengendap.

·         Untuk menghindari penggumpalan selama kondensasi berlangsung maka selama kondensasi dimulai, larutan sudah harus lewat jenuh dan bibit-bibit kondensasi harus sudah terbentuk. Bibit kondensasi ini sangat diperlukan bagi pembentukan partikel.

·         Partikel sistem koloid yang dihasilkan umumnya bergantung pada tingkatan lewat jenuh yang diperoleh, jumlah bibit kondensasi yang menjadi pusat proses kondensasi dan kecepatan perpindahan partikel berukuran kecil ke arah bibit kondensat.

·         Untuk memperoleh ukuran partikel koloid yang sama maka pada saat permulaan kondensasi, bibit kondensat harus sudah terbentuk.

·         Cara kondensasi dapat dilakukan dengan reaksi hidrolisis, reaksi oksidasi, reaksi reduksi, kesetimbangan ion, dan mengubah pelarut.

·         Cara reaksi hidrolisis dapat dipakai untuk membuat koloid basa logam seperti Al, Fe, dan Cr, karena basa logam tersebut berbentuk koloid. Contoh pada pembuatan sol Fe(OH)₃. FeCl₃ ditambahkan kedalam ke dalam air panas. Pengadukan larutan tersebut akan membentuk sol Fe(OH)₃ yang berwarna coklat.  Sol Fe(OH)₃ yang terbentuk dapat tahan lama dan partikelnya bermuatan positif karena mengadsorpsi ion H⁺.

·         Pembuatan sol dengan cara oksidasi, misalnya pembuatan sol belerang. Sol belerang dapat dibuat dengan mengalirkan gas H₂S ke dalam larutan SO₂.Pada reaksi di atas SO₂ dioksidasi menjadi S.

·         Cara reduksi dapat dilakukan pada pembuatan sol dari logam dari Pt, Ag, dan Au. Zat pereduksi yang digunakan antara lain FeSO₄ dan formaldehida.

Contoh:   2AuCl₃    +    3SnCl₂   ¾®    3SnCl₄   +    2Au

·         Pada reaksi tersebut ion A³⁺ direduksi menjadi Au (logam). Au padat adalah partikel fase dispersi yang terbentuk dan menyusun sol emas. Warna sol emas yang terbentuk bisa bermacam-macam tergantung kepada besarnya partikel Au, umumnya berwarna biru sampai merah delima.

·         Cara pembuatan koloid dengan kesetimbangan ion biasa digunakan pada pembuatan sol AgCl, yaitu dengan cara penambahan larutan HCl yang sangat encer pada larutan AgNO₃.  Cara ini juga digunakan pada pembuatan sol As₂S₃ dengan cara penambahan oksida arsen (As₂O₃ )pada larutan H₂S encer.  Sol As₂O₃ berwarna kuning, bermuatan negatif, dan termasuk liofob.

·         Cara kondensasi dengan mengubah pelarut dilakukan untuk menurunkan kelarutan suatu zat terlarut  Contoh belerang larut dalam etanol tapi tidak larut dalam air

·         Bila larutan jenuh belerang dalam etanol dituangkan dalam air, maka akan terbentuk sol belerang. Hal ini terjadi akibat menurunnya kelarutan belerang di dalam campuran tersebut.  Pembentukkan koloid dengan cara ini dapat pula terjadi pada saat air ditambahkan dalam larutan indikator fenolftalein dengan pelarut etanol dan membentuk larutan koloid seperti susu.

·         Pembuatan koloid dengan cara dispersi yaitu dengan memecah molekul besar menjadi molekul-molekul lebih kecil yang sesuai dengan ukuran partikel koloid.  Cara dispersi dapat dilakukan dengan cara mekanik dan cara peptasi

·         Dengan cara mekanik, partikel kasar dipecah sampai halus.

·         Dalam laboratorium kimia pemecahan partikel ini dilakukan dengan menggunakan lumping dan alu kecil, sedangkan dalam industri digunakan mesin penggiling koloid.

·         Zat yang sudah halus dimasukkan ke dalam cairan sampai terbentuk suatu sistem koloid. Contoh dalam pembuatan tahu dari kacang kedelai yang digiling supaya dapat membentuk koloid.

·         Cara peptasi dilakukan dengan menambahkan ion sejenis pada suatu endapan, sehingga endapannya terpecah menjadi partikel-partikel koloid. Cara ini biasa digunakan untuk membuat sol liofil.  Contoh: Endapan AgI dapat dipeptasi dengan menambahkan larutan elektrolit dari ion sejenis, misalnya kalium iodida (KI) atau perak nitrat (AgNO₃)

·         Koloid dapat pula dibuat dengan cara gabungan, yaitu gabungan dari cara dispersi dan kondensasi. 

·         Cara gabungan dikenal juga dengan cara busur bredig. 

·         Pada cara busur bredig arus listrik bertegangan tinggi dialirkan melalui elektroda logam yang tecelup dalam air.  Kedua ujung elektroda dibuat hampir bersentuhan sehingga dapat terjadi loncatan elektron antar kedua elektroda.  Loncatan elektron yang terjadi akan memanaskan logam hingga menguap.  Uap logam kemudian mengalami kondensasi dan membentuk sol dengan medium pendispersi air.

·         Pembuatan koloid dengan cara ini biasa digunakan untuk membuat sol logam.  Logam yang dapat membentuk sol dengan cara ini adalah platina, emas dan perak.

·         Dalam kehidupan sehari-hari banyak kegunaan koloid baik langsung maupun tidak langsung.  Beberapa kegunaan koloid adalah sebagai berikut:

-          Industri kosmetika : Bahan kosmetika seperti foundation, finishing cream, dan deodorant berbentuk koloid dan umumnya sebagai emulsi. 

-          Industri tekstil : Pada proses pencelupan bahan (untuk pewarnaan) yang kurang baik daya serapnya terhadap zat warna dapat menggunakan zat warna koloid karena memiliki daya serap yang tinggi sehingga dapat melekat pada tekstil.

-          Industri sabun dan deterjen : Sabun dan deterjen merupakan emulgator untuk membentuk emulsi antara kotoran (minyak) dengan air.

-          Kelestarian lingkungan : Untuk mengurangi polusi udara yang disebabkan oleh pabrik-pabrik, digunakan suatu alat yang disebut cotrell. Alat ini berfungsi untuk menyerap partikel-partikel koloid yang terdapat dalam gas buangan yang keluar dari cerobong asap pabrik.

·         Sifat adsorpsi pada koloid ini menyebabkan koloid banyak digunakan dalam berbagai macam industri, misalnya sebagai berikut:

-          Industri gula : Gula pasir yang masih kotor (berwarna coklat) dilarutkan dalam air panas, lalu dialirkan melalui sistem koloid yang berupa tanah diatomik (mineral harus berpori) dan arang tulang. Kotoran pada gula akan diadsorpsi oleh tanah diatomik dan arang tulang sehingga gula menjadi bersih.

-          Industri tekstil : Serat yang akan diwarnai dicampur dengan garam Al₂(SO₄)₃, lalu dicelupkan ke dalam larutan zat warna. Koloid Al(OH)₃ yang terbentuk karena hidrolisis Al₂(SO₄)₃,  akan mengadsorpsi zat warna

-          Industri air minum : Air yang keruh dapat dijernihkan dengan menambahkan tawas atau K₂SO₄. Al₂(SO₄)₃. Koloid Al(OH)₃ yang terbentuk akan mengadsorpsi, menggumpalkan, dan mengendapkan kotoran-kotoran dalam air.

·         Sifat elektroforesis koloid digunakan dalam industri lateks, untuk melapisi logam-logam dengan lateks koloid (karet), atau mengecatkan anti karat pada badan mobil.  Partikel-partikel lateks yang bermuatan, cat dan sebagainya tertarik dan menempel pada logam akibat logam diberi muatan listrik yang berlawanan dengan muatan lateks koloid.

Tugas mandiri

1. Sebutkan macam-macam sistem koloid berdasarkan perbedaan fasa pendispersi dan terdispersinya !  Beri contoh !
2. Coba kamu jelaskan apa yang dimaksud dengan istilah :

a.    efek tyndall

b.    gerak Brown

c.    koagulasi

d.    liofil dan liofob

3. Apa perbedaan  pembuatan koloid dengan cara kondensasi dan cara disrpersi? Jelaskan dan beri contoh !
4. Jelaskan cara pembuatan :

a.    sol belerang

b.     sol Fe(OH)₃

c.    sol emas

5.    Sebutkan kegunaan koloid dalam berkaiatan dengan masalah kesehatan, lingkungan, proses penjernihan air minum, industri tekstil dan kosmetik ?

Baca Artikel lainya: