Pengertian Sistem Koloid, Jenis-jenis, Cara Pembuatan, Macam-macam, Penggolongan, Sifat-sifat, Kestabilan, Metode, Contoh Soal, Pembahasan, Praktikum Kimia


Pengertian Sistem Koloid, Jenis-jenis, Cara Pembuatan, Macam-macam, Penggolongan, Sifat-sifat, Kestabilan, Metode, Contoh Soal, Pembahasan, Praktikum Kimia - Tahukah Anda mengapa pada siang hari ruangan yang tidak terkena cahaya matahari secara langsung tampak terang? Mengapa biskuit di dalam kaleng tetap kering walaupun telah lama disimpan? Zat apakah yang ditambahkan ke dalam kaleng itu? Lain pula halnya pada minyak dan zaitun jika dicampurkan menghasilkan campuran berupa susu. Campuran ini dapat menghamburkan cahaya, sedangkan air dan minyak zaitun, masing-masing dapat tembus cahaya. Perubahan apakah yang terjadi dalam sistem tersebut? Peristiwa-peristiwa di atas terjadi karena adanya sistem koloid. Apakah sistem koloid itu? 

Koloid adalah salah satu jenis campuran homogen yang memiliki sifat-sifat berbeda dengan larutan yang selama ini Anda ketahui. Perbedaan sifat ini disebabkan oleh ukuran partikel zat terlarut yang lebih besar dibandingkan dengan larutan. Koloid memiliki aplikasi luas mencakup banyak material yang ada di alam maupun yang dikembangkan di industri, seperti kosmetik, obat-obatan, pengolahan air minum, sampai material bangunan. Apa sajakah sifat-sifat koloid itu? dan bagaimanakah pemanfaatannya? Anda akan mengetahuinya setelah mempelajari bab ini.
Sistem koloid
Peta konsep sistem koloid.
A. Penggolongan dan Sifat-Sifat Koloid

Selama ini Anda memahami bahwa campuran ada dua macam, yaitu campuran homogen (larutan sejati) dan campuran heterogen (suspensi). Di antara dua keadaan ini, ada satu jenis campuran yang menyerupai larutan sejati, tetapi sifat-sifat yang dimilikinya berbeda sehingga tidak dapat digolongkan sebagai larutan sejati maupun suspensi. Larutan seperti ini disebut koloid. Perhatikan Gambar 1.
koloid
Gambar 1. (a) Sistem larutan (homogen dan transparan) (b) Sistem suspensi (heterogen) (c) Sistem koloid (homogen, tetapi tidak transparan).
1.1. Pengertian Koloid

Pernahkah Anda membuat kanji dari tepung tapioka? Jika tepung tapioka dicampurkan dengan air dingin tidak terbentuk larutan melainkan suspensi sebab kanji tidak larut dalam air dingin. Akan tetapi, jika dipanaskan maka campuran tersebut akan membentuk larutan yang sangat kental. Apakah kanji yang terbentuk layak disebut larutan? Ada beberapa persamaan dan perbedaan antara kanji dan larutan sejati. Persamaan antara kanji dan larutan sejati adalah membentuk satu fasa dan tidak dapat dipisahkan. Perbedaannya, kanji tidak transparan terhadap cahaya dan ukuran partikel zat terlarut relatif lebih besar, dan banyak lagi sifat lainnya.

Oleh karena banyak perbedaan antara larutan sejati dan kanji maka diperlukan definisi baru untuk larutan sejenis kanji. Pakar kimia menggolongkan kanji ke dalam golongan khusus yang disebut sistem koloid. Berdasarkan ukuran partikel, sistem koloid berada di antara suspensi kasar dan larutan sejati. Ukuran partikel koloid lebih kecil dari suspensi kasar sehingga tidak membentuk fasa terpisah, tetapi tidak cukup kecil jika dibandingkan larutan sejati.

Dalam larutan sejati, molekul, atom, atau ion terlarut secara homogen di dalam pelarut. Dalam sistem koloid, partikel-partikel koloid terdispersi secara homogen dalam mediumnya. Oleh karena itu, partikel koloid disebut sebagai fasa terdispersi dan mediumnya disebut sebagai medium pendispersi. 

Obat antiseptik merupakan suatu koloid.

Perhatikan persamaan dan perbedaan sifat dari larutan sejati, dan suspensi pada tabel berikut.

Tabel 1. Persamaan dan Perbedaan Sifat Larutan Sejati, Koloid, dan Suspensi Kasar.

Variabel
Larutan Sejati
Sistem Koloid
Suspensi Kasar
Ukuran partikel (cm)
10–8 – 10–7
10–6 – 10–4
10–3 – 10–1
Fasa campuran
Satu fasa
Satu fasa
Polifasa
Penembusan oleh cahaya
Transparan
Tidak transparan
Penyaringan
Tidak terpisahkan
Tidak terpisahkan
Terpisahkan
Kestabilan larutan
Sangat stabil
Beragam
Tidak stabil
Sumber: Chemistry with Inorganic Qualitative Analysis, 1989

1.2. Penggolongan Koloid

Sama seperti larutan sejati, dalam sistem koloid zat terdispersi maupun pendispersi dapat berupa gas, cairan, maupun padatan. Oleh sebab itu, ada delapan macam sistem koloid seperti disajikan pada tabel berikut.

Tabel 2. Penggolongan Sistem Koloid

Zat Terdispersi
Medium Pendispersi
Wujud Koloid
Contoh
Gas
Cair
Busa
Busa sabun, krim kocok
Gas
Padat
Busa padat
Batu apung, karet busa
Cair
Gas
Aerosol cair
Kabut, awan, aerosol, spray
Cair
Cair
Emulsi
Susu cair, cokelat cair, saos
Cair
Padat
Emulsi padat
Keju, mentega, jeli
Padat
Gas
Aerosol padat
Asap, debu
Padat
Cair
Sol
Cat, selai, gelatin,
Padat
Padat
Sol padat
Kaca rubi, obatan-obatan

Jika ditinjau dari tabel tersebut maka sistem koloid mencakup hampir semua materi baik yang dihasilkan dari proses alam maupun yang dikembangkan oleh manusia.

1.2.1. Koloid Liofil dan Liofob

Berdasarkan tingkat kestabilannya, koloid dapat digolongkan menjadi dua macam, yaitu koloid liofob dan liofil. Koloid liofob memiliki kestabilan rendah, sedangkan koloid liofil memiliki kestabilan tinggi. Liofob berasal dari bahasa Latin yang artinya menolak pelarut, sedangkan liofil berarti menyukai pelarut. Jika medium pendispersi dalam koloid adalah air maka digunakan istilah hidrofob dan hidrofil sebagai pengganti liofob dan liofil.
Koloid hidrofil
Gambar 2. Koloid hidrofil memiliki gugusgugus polar pada permukaannya sehingga bersifat stabil dalam air.
Koloid hidrofil relatif stabil (Gambar 2) dan mudah dibuat, misalnya dengan cara pelarutan. Gelatin, albumin telur, dan gom arab terbentuk dari dehidrasi (penghilangan air) koloid hidrofil. Dengan menambahkan medium pendispersi, gelatin dapat terbentuk kembali menjadi koloid sebab prosesnya dapat balik (reversible).

Koloid hidrofob umumnya kurang stabil dan cenderung mudah mengendap. Waktu yang diperlukan untuk mengendap sangat beragam bergantung pada kemampuan agregat (mengumpul) dari koloid tersebut. Lumpur adalah koloid jenis hidrofob. Lumpur akan mengendap dalam waktu relatif singkat. Namun, ada juga koloid hidrofob yang berumur panjang, misalnya sol emas. Sol emas dalam medium air dapat bertahan sangat lama. Sol emas yang dibuat oleh Michael Faraday pada 1857 sampai saat ini masih berupa sol emas dan disimpan di museum London.

Koloid hidrofob bersifat tidak dapat balik (irreversible). Jika koloid hidrofob mengalami dehidrasi (kehilangan air), koloid tersebut tidak dapat kembali ke keadaan semula walaupun ditambahkan air. Sejumlah kecil gelatin atau koloid hidrofil sering ditambahkan ke dalam sol logam yang bertujuan untuk melindungi atau menstabilkan koloid logam tersebut. Koloid hidrofil yang dapat menstabilkan koloid hidrofob disebut koloid protektif atau koloid pelindung.

Koloid protektif bertindak melindungi muatan partikel koloid dengan cara melapisinya agar terhindar dari koagulasi. Protein kasein bertindak sebagai koloid protektif dalam air susu. Gelatin digunakan sebagai koloid pelindung dalam es krim untuk menjaga agar tidak membentuk es batu.

Contoh Soal SPMB 2005 :

Berikut ini merupakan sifat koloid ....

A. dapat mengadsorpsi ion
B. menghamburkan cahaya
C. partikelnya terus bergerak
D. dapat bermuatan listrik
E. semua benar

Pembahasan :

Sifat-sifat partikel koloid, antara lain:
  1. dapat menyerap melalui permukaan (adsorpsi)
  2. dapat menghamburkan cahaya (efek Tyndall)
  3. dapat bergerak zig-zag (gerak Brown)
  4. bermuatan (+) dan (–)
Jadi, jawabannya benar semua (E).

1.2.2. Jelifikasi (Gelatinasi)

Pada kondisi tertentu, sol dari koloid liofil dapat mengalami pemekatan dan berubah menjadi material dengan massa lebih rapat, disebut jeli. roses pembentukan jeli disebut jelifikasi atau gelatinasi. Contoh dari proses ini, yaitu pada pembuatan kue dari bahan agar-agar, kanji, atau silikagel.
Pembuatan gelatin
Gambar 3. Pembuatan gelatin dari kerupuk kulit sapi merupakan contoh koloid. Jenis emulsi ini tidak akan tumpah jika posisi wadahnya terbalik.
Untuk memahami jeli, Anda dapat melakukan kegiatan berikut.

Praktikum Kimia Jelifikasi (1) :

Tujuan :

Mengamati proses pembentukan jeli.

Alat :
  1. Gelas
  2. Sendok makan
  3. Panci
  4. Kompor
Bahan :
  1. Kanji atau agar-agar
  2. Air
Langkah Kerja :
  1. Sediakan kanji atau agar-agar, kemudian masukkan ke dalam panci berisi air dan aduk.
  2. Panaskan campuran sampai mendidih. Pindahkan ke dalam gelas dan biarkan campuran hingga dingin kembali. Amati perubahan yang terjadi.
Pertanyaan :

Apakah yang terjadi pada campuran ketika dilarutkan dalam air dingin, pada keadaan panas, dan setelah dingin kembali? Diskusikan hasilnya dengan teman kelompok Anda.

Pembentukan jeli terjadi akibat molekul-molekul bergabung membentuk rantai panjang. Rantai ini menyebabkan terbentuknya ruangruang kosong yang dapat diisi oleh cairan atau medium pendispersi sehingga cairan terjebak dalam jaringan rantai. Peristiwa medium pendispersi terjebak di antara jaringan rantai pada jeli ini dinamakan swelling.

Pembentukan jeli bergantung pada suhu dan konsentrasi zat. Pada suhu tinggi, agar-agar sukar mengeras, sedangkan pada suhu rendah akan memadat. Pembentukan jeli juga menuntut konsentrasi tinggi agar seluruh pelarut dapat terjebak dalam jaringan.

Kepadatan jeli bergantung pada zat yang didispersikan. Silikagel yang mengandung medium air sekitar 95% membentuk cairan kental seperti lendir. Jika kandungan airnya lebih rendah sekitar 90% maka akan lebih padat dan dapat dipotong dengan pisau.

Jika jeli dibiarkan, volumenya akan berkurang akibat cairannya keluar.

Gejala ini dinamakan sinersis. Peristiwa sinersis dapat diamati pada agar-agar yang dibiarkan lama. Jeli dapat dikeringkan sampai kerangkanya keras dan dapat membentuk kristal padat atau serbuk. Jeli seperti ini mengandung banyak pori dan memiliki kemampuan mengabsorpsi zat lain. Silikagel dibuat dengan cara dikeringkan sampai mengkristal. Silikagel digunakan sebagai pengering udara, seperti pada makanan kaleng, alat-alat elektronik, dan yang lainnya.

1.3. Sifat-Sifat Koloid

Suatu larutan digolongkan ke dalam sistem koloid jika memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan larutan sejati. Beberapa sifat fisika yang membedakan sistem koloid dari larutan sejati, di antaranya:

1.3.1. Gerak Brown

Jika mikroskop optik diarahkan pada suatu dispersi koloid dengan arah tegak lurus terhadap berkas cahaya yang dilewatkan maka akan tampak partikel-partikel koloid. Akan tetapi, partikel yang tampak bukan sebagai partikel dengan bentuk yang tegas melainkan bintik-bintik terang. Dengan mengikuti gerakan bintik-bintik cahaya, Anda dapat melihat bahwa partikel koloid bergerak terus menerus secara acak menurut jalan yang zig-zag. Pergerakan acak partikel koloid dalam suatu medium disebut gerak Brown.
Pengamatan gerak Brown dari partikel koloid
Gambar 4. Pengamatan gerak Brown dari partikel koloid.
Robert Brown tidak dapat menjelaskan mengapa partikel koloid dapat bergerak acak dan berliku. Akhirnya, pada 1905, gerakan seperti itu dijelaskan secara matematika oleh Albert Einstein. Einstein menunjukkan bahwa partikel yang bergerak dalam suatu medium akan menunjukkan suatu gerakan acak seperti gerak Brown akibat tumbukan antarpartikel yang tidak merata (lihat Gambar 5).
Gerak Brown
Gambar 5. Gerak Brown terjadi akibat tumbukan antarpartikel koloid dengan partikel pelarut atau dengan partikel koloid lain.
1.3.2. Efek Tyndall

Untuk mengetahui efek Tyndall pada sistem koloid, lakukanlah pembuktian berikut.

Praktikum Kimia Efek Tyndall (2) :

Tujuan :

Mengamati efek Tyndall.

Alat :
  1. gelas kimia
  2. senter
Bahan :
  1. Larutan NaOH 0,5 M
  2. Alkohol 60%
  3. Larutan kanji 0,1%
  4. Air teh
  5. Air sabun
  6. Minuman kaleng bersoda
Langkah Kerja :
  1. Masukkan masing-masing larutan berikut ke dalam gelas kimia: larutan NaOH 0,5 M, alkohol 60%, larutan kanji 0,1%, air teh, air sabun, dan minuman kaleng bersoda.
  2. Simpan semua larutan tersebut di tempat yang gelap, kemudian sinari dengan lampu senter.
  3. Amati berkas cahaya lampu senter di dalam larutan.
Pertanyaan :
  1. Manakah larutan yang tembus cahaya dan yang menghamburkan cahaya?
  2. Manakah larutan yang tergolong koloid? Mengapa larutan koloid dapat menghamburkan cahaya senter?
Berdasarkan percobaan tersebut, dapat disimpulkan bahwa ada larutan yang dapat ditembus oleh cahaya. Disamping itu, ada juga yang tidak dapat ditembus cahaya, tetapi menghamburkan cahaya sehingga berkas cahaya tampak dalam medium. Mengapa berkas cahaya dapat terlihat di dalam koloid? Perhatikan Gambar 6, hal ini berkaitan dengan ukuran partikel yang terdispersi di dalam medium koloid.
Penyelidikan efek Tyndall di dalam koloid
Gambar 6. Penyelidikan efek Tyndall di dalam koloid.
Ukuran partikel koloid relatif besar dibandingkan larutan sejati sehingga dapat memantulkan cahaya yang jatuh padanya. Ketika cahaya senter dilewatkan ke dalam sistem koloid maka cahaya tersebut akan dipantulkan oleh partikel-partikel koloid ke segala arah sehingga tampak sebagai hamburan cahaya (lihat Gambar 7). Gejala pemantulan cahaya oleh partikel koloid dinamakan efek Tyndall Dengan demikian, efek Tyndall dapat digunakan sebagai petunjuk untuk membedakan sistem koloid dan larutan sejati.
efek Tyndall
Gambar 7. Model efek Tyndall.
Air dan minyak zaitun, masing-masing dapat tembus cahaya, tetapi jika keduanya dicampurkan akan terbentuk sistem koloid seperti susu. Campuran ini dapat menghamburkan cahaya.

1.3.3. Adsorpsi

Zat-zat yang terdispersi dalam sistem koloid dapat memiliki sifat listrik pada permukaannya. Sifat ini menimbulkan gaya an der aals bahkan ikatan valensi yang dapat mengikat partikel-partikel zat asing. Gejala penempelan zat asing pada permukaan partikel koloid disebut adsorpsi. Zat-zat teradsorpsi dapat terikat kuat membentuk lapisan yang tebalnya tidak lebih dari satu atau dua lapisan partikel.

Jika permukaan partikel koloid mengadsorpsi suatu anion maka koloid akan bermuatan negatif. Jika permukaan partikel koloid mengadsorpsi suatu kation maka koloid akan bermuatan positif. Jika yang diadsorpsi partikel netral, koloid akan bersifat netral.

Oleh karena kemampuan partikel koloid dapat mengadsorpsi partikel lain maka sistem koloid dapat membentuk agregat sangat besar berupa jaringan, seperti pada jel. Sebaliknya, agregat yang besar dapat dipecah menjadi agregat kecil-kecil seperti pada sol.

Absorpsi berbeda dengan adsorpsi. Adsorpsi hanya menempel pada permukaan, sedangkan absorpsi merembes sampai ke bagian dalam absorben.

Contoh Soal Sifat Koloid di Alam (1) :

Mengapa pada siang hari di dalam rumah cukup terang padahal cahaya matahari tidak masuk ke dalam rumah?

Penyelesaian :

Pada siang hari, sinar matahari menyinari bumi dan oleh bumi dipantulkan kembali sesuai aturan nelius (cahaya yang datang akan dipantulkan dengan sudut pantul sama dengan sudut datang).

Akibat adanya partikel-partikel debu di udara sekitar rumah, sinar matahari akan dipantulkan oleh partikel debu ke segala arah. Selain itu, partikel debu bergerak secara acak, memungkinkan sinar matahari dipantulkan semakin acak. Di dalam rumah yang tidak langsung terkena cahaya matahari akan terang sebagai dampak dari pantulan cahaya matahari oleh partikel debu di udara.
Partikel koloid mengadsorpsi gugus hidroksil (–OH) sehingga membentuk koloid bermuatan negatif.
Gambar 8. Partikel koloid mengadsorpsi gugus hidroksil (–OH) sehingga membentuk koloid bermuatan negatif.
1.3.4. Elektroforesis

Oleh karena zat-zat terdispersi dalam sistem koloid dapat memiliki muatan lisrik maka zat tersebut dalam medan listrik dapat bergerak ke arah elektrode yang berlawanan muatan. Migrasi partikel koloid dalam medan listrik disebut peristiwa elektroforesis.

Elektroforesis banyak digunakan dalam industri, misalnya pelapisan anti karat (cat) pada badan mobil. Partikel-partikel cat yang bermuatan listrik dioleskan pada badan mobil yang dialiri muatan listrik berlawanan
dengan muatan cat. Pelapisan logam dengan cat secara elektroforesis lebih kuat dibandingkan cara konvensional seperti pakai kuas.
elektroforesis
Gambar 9. Set alat elektroforesis.
1.3.5. Dialisis

Dialisis adalah suatu teknik pemurnian koloid yang didasarkan pada perbedaan ukuran partikel-partikel koloid. Dialisis dilakukan dengan cara menempatkan dispersi koloid dalam kantong yang terbuat dari membran semipermeabel, seperti kertas selofan dan perkamen. Selanjutnya merendam kantong tersebut dalam air yang mengalir. Oleh karena ion-ion atau molekul memiliki ukuran lebih kecil dari partikel koloid maka ion-ion tersebut dapat pindah melalui membran dan keluar dari sistem koloid. Adapun partikel koloid akan tetap berada di dalam kantung membran.
dialisis
Gambar 10. Teknik dialisis biasa digunakan untuk memisahkan tepung tapioka dari ion-ion sianida yang terkandung dalam singkong.
Membersihkan Darah

Proses dialisis dapat dimanfaatkan untuk membersihkan darah. Proses dialisis dipakai pada pencucian darah, yang lebih populer sebagai hemodialisis. Darah dipompa dan dialirkan melalui tabung dialisis selofan. Di dalam tabung tersebut, terdapat larutan yang telah diformulasikan sehingga memiliki kandungan komponen yang sama dengan plasma darah, yaitu glukosa, NaCl, NaHCO3, dan KCl. Konsentrasi senyawa-senyawa tersebut memiliki kesamaan dengan yang terkandung dalam darah sehingga tidak akan mengalir menembus membran selofan.

Contoh Soal Penerapan Prinsip Dialisis (2) :

Jika Anda berkemah di suatu tempat dan Anda menanak nasi. Sementara itu, di daerah tersebut tidak ada air jernih, hanya ada air sungai yang mengandung lumpur. Apakah yang akan Anda lakukan agar dapat menanak nasi?

Jawaban :

Air sungai yang mengandung lumpur jika disaring akan membutuhkan waktu yang cukup lama. Akan tetapi, jika Anda memahami teknik dialisis maka menanak nasi menjadi mudah.

Beras dimasukkan ke dalam kertas selofan dan dibungkus erat-erat hingga tidak memungkinkan lumpur masuk ke dalam beras. Selanjutnya beras dalam kertas selofan direbus dengan air dari sungai. Kertas selofan merupakan membran yang hanya dapat dilalui oleh partikel berukuran molekul seperti air, sedangkan lumpur yang ukurannya besar tidak dapat menembus membran. Jadi, selama perebusan beras dengan air sungai, lumpurnya akan tetap di luar membran, sedangkan air panas dapat menembus membran dan mematangkan beras.

B. Kestabilan Koloid

Sistem koloid pada dasarnya stabil selama tidak ada gangguan dari luar. Kestabilan koloid bergantung pada macam zat terdispersi dan mediumnya. Ada koloid yang sangat stabil, ada juga koloid yang kestabilannya rendah. Koloid-koloid yang stabil dapat menjadi suspensi atau larutan sejati jika diganggu.

2.1. Kestabilan Koloid

Kestabilan koloid pada umumnya disebabkan oleh adanya muatan listrik pada permukaan partikel koloid, akibat mengadsorpsi ion-ion dari medium pendispersi. Jika larutan asam arsenat direaksikan dengan gas H2S, akan terbentuk larutan arsen (III) sulfida menurut persamaan :

2H3AsO3(aq) + 3H2S(g) → As2S3(aq) + 6H2O(l)

Oleh karena H2S dalam air dapat terionisasi membentuk ion H+ dan ion HS, arsen (III) sulfida memiliki kemampuan mengadsorpsi ion HS. Oleh karenanya, pada kondisi tertentu larutan As2S3 akan membentuk koloid bermuatan negatif berupa sol arsen (III) sulfida (Gambar 11).
As2S3 membentuk koloid bermuatan negatif berupa sol arsen(III) sulfida.
Gambar 11. As2S3 membentuk koloid bermuatan negatif berupa sol arsen(III) sulfida.
Mengapa sol As2S3 bersifat stabil? Hal ini disebabkan partikel-partikel koloid yang terbentuk bermuatan sejenis, yakni muatan negatif. Menurut konsep fisika, muatan sejenis akan saling tolak-menolak sehingga partikel-partikel As2S3 tidak pernah berkoagulasi menjadi endapan. Contoh yang lain, misalnya Fe(OH)3 dilarutkan ke dalam air membentuk larutan besi (III) hidroksida. Molekul Fe(OH)3 kurang larut dalam air. Akan tetapi, di dalam air, molekul tersebut dapat mengadsorpsi ion-ion Fe3+ dari medium sehingga molekul Fe(OH)3 menjadi sol Fe(OH)3 yang bermuatan positif dan sangat stabil (lihat Gambar 12).
Di dalam air, Fe(OH)3 membentuk kesetimbangan : Fe(OH)3(s)  Fe3+(aq) + 3OH– (aq)
Gambar 12. Di dalam air, Fe(OH)3 membentuk kesetimbangan : Fe(OH)3(s) ↔ Fe3+(aq) + 3OH (aq).
2.2. Destabilisasi Koloid

Oleh karena kestabilan koloid disebabkan oleh muatan listrik pada permukaan partikel koloid maka penetralan muatan partikel koloid dapat menurunkan bahkan menghilangkan kestabilan koloid. Penetralan muatan partikel koloid menyebabkan bergabungnya partikel-partikel koloid menjadi suatu agregat sangat besar dan mengendap, akibat adanya gaya kohesi antar partikel koloid.

Proses pembentukan agregat dari partikel-partikel koloid hingga menjadi berukuran suspensi kasar dinamakan koagulasi atau penggumpalan dispersi koloid. 

Untuk membuktikan fenomena ini, Anda dapat melakukan kegiatan berikut.

Praktikum Kimia Destabilisasi Koloid (3) :

Tujuan :

Mengamati proses destabilisasi koloid.

Alat :
  1. Gelas kimia 500 mL
  2. Batang pengaduk
Bahan :
  1. Air sumur/kolam/sungai
  2. Tawas atau PAC (polialuminium klorida)
Langkah Kerja :
  1. Ambil air tanah atau air permukaan lainnya (air sumur, kolam, atau air sungai). Masukkan ke dalam gelas kimia 500 mL.
  2. Tambahkan 0,5 gram tawas atau PAC (polialuminium klorida), kocok sebentar dan amati perubahan yang terjadi.
Pertanyaan :
  1. Tuliskan rumus kimia tawas. Ion-ion apakah yang terdapat dalam tawas?
  2. Apakah yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini?
Penetralan muatan koloid dapat dilakukan dengan cara menambahkan zat-zat elektrolit ke dalam sistem koloid, seperti ion-ion Na+, Ca2+, dan Al3+.

Kecepatan koagulasi bergantung pada jumlah muatan elektrolit. Makin besar muatan elektrolit, makin cepat proses koagulasi terjadi. Penambahan ion Al3+ ke dalam sistem koloid yang bermuatan negatif, seperti sol As2S3 lebih cepat dibandingkan dengan ion Mg2+ atau ion Na+ . Gejala koagulasi pada dispersi koloid dengan cara penetralan muatan koloid dapat dilihat pada pembentukan delta di muara sungai yang menuju laut. Pembentukan delta di muara sungai disebabkan oleh koagulasi lumpur yang bermuatan negatif oleh zat-zat elektrolit dalam air laut, seperti ion-ion Na+ dan Mg2+.

Ketika lumpur tersebut sampai di muara (pertemuan sungai dan laut), di laut sudah tersedia ion-ion seperti Na+ dan Mg2+. Akibatnya, lumpur kehilangan muatannya dan beragregat satu dengan lainnya membentuk delta. Proses koagulasi dispersi koloid bermanfaat bagi manusia, terutama pada penjernihan air dan penyaringan udara (Gambar 13).
Proses koagulasi koloid yang bermuatan listrik
Gambar 13. Proses koagulasi koloid yang bermuatan listrik.
Pengolahan air minum pada prinsipnya memanfaatkan sifat-sifat koloid untuk memperoleh air bersih dari air sungai (Perhatikan Gambar 14).
Diagram alir proses pengolahan air minum di PDAM
Gambar 14. Diagram alir proses pengolahan air minum di PDAM.
Prosesnya adalah sebagai berikut.

a) Air sungai dialirkan melewati bak screen untuk memisahkan air dari sampah menuju bak homogenisasi.
b) Pada bak homogenisasi, air sungai dihomogenkan dengan cara diaduk dan ditambahkan kapur serta besi(II) sulfat untuk mengendapkan limbah logam-logam berat.
c) Pada bak koagulan, air sungai yang sudah bebas dari logam-logam berat ditambah tawas atau PAC untuk mengendapkan lumpur dan limbah anorganik lainnya. Selanjutnya, air dialirkan ke dalam bak aeator.
d) Pada bak aerator, air sungai diaerasi untuk menghilangkan limbah organik (protein, karbohidrat, dan lemak) dengan memanfaatkan bakteri aerob. Pada bak aerator, udara dihembuskan ke dalam air selama lebih kurang 48 jam dan diberi pupuk untuk menyuburkan bakteri aerob (sistem lumpur aktif).


Bakteri aerob

Limbah organik + O2
CO2 + H2O + endogenus

e) Setelah bebas dari limbah organik, air dipindahkan ke dalam bak sterilisasi. Pada bak ini, air dibersihkan dari bakteri yang merugikan dengan menambahkan kaporit. Selanjutnya, air didistribusikan ke konsumen.

Prinsip koagulasi partikel koloid dengan cara penetralan juga dipakai untuk menyaring asap yang dibuang melalui cerobong pabrik. Asap industri dan debu jalanan yang terdiri atas partikel karbon, oksida logam, dan debu dapat diendapkan menggunakan alat yang disebut pengendap Cottrell, seperti ditunjukkan pada Gambar 15.
Alat pengendap Cottrell
Gambar 15. Alat pengendap Cottrell.
Asap dan debu dilewatkan ke dalam pengendap Cottrell. Dalam alat tersebut terdapat kisi-kisi elektrode bertegangan tinggi yang dialiri arus listrik searah. Partikel-partikel debu yang bermuatan akan dinetralkan hingga membentuk agregat sangat besar, yang akhirnya mengendap di bagian dasar pengendap Cottrell.

Contoh Soal Destabilisasi Koloid (3) :

Air sumur kadang-kadang berwarna kuning keruh dan tidak dapat disaring, Mengapa? Bagaimana cara menghilangkan warna kuning tersebut?

Jawaban :

Di daerah-daerah tertentu terutama perkotaan, air sumur kadang-kadang berwarna kuning, akibat pembentukan sol besi (III) hidroksida.

Untuk menghilangkan warna kuning dari air itu tidak dapat disaring sebab koloid membentuk satu fasa, tetapi dapat dihilangkan dengan menambahkan zat elektrolit seperti tawas atau PAC. Dalam beberapa menit, warna kuning dari sol besi akan mengendap dan dapat dipisahkan dengan cara disaring.

C. Pembuatan Koloid

Oleh karena ukuran partikel koloid berada pada rentang antara larutan sejati dan suspensi kasar maka sistem koloid dapat diperoleh melalui dua cara, yaitu
  1. Pemecahan partikel-partikel besar menjadi partikel berukuran koloid. Cara ini disebut cara dispersi.
  2. Pembentukan agregat dari molekul-molekul kecil berukuran larutan menjadi berukuran koloid. Cara ini disebut sebagai cara kondensasi.
3.1. Metode secara 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.

3.1.1. 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.
Alat untuk membuat koloid dengan cara mekanik.
Gambar 16. Alat untuk membuat koloid dengan cara mekanik.
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.

3.1.2. Cara 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. Perhatikan Gambar 17, logam-logam yang dapat membentuk sol dengan cara ini adalah platina, emas, dan perak.
pembuatan koloid Cara busur listrik Bredig
Gambar 17. Cara busur listrik Bredig.
3.1.3. 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 (Gambar 18).

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.

3.1.4. Cara Homogenisasi

Pembuatan koloid jenis emulsi dapat dilakukan dengan menggunakan mesin penghomogen sampai berukuran koloid. Cara ini digunakan pada pembuatan susu. Partikel lemak dari susu diperkecil sampai berukuran koloid dengan cara melewatkan melalui lubang berpori dengan tekanan tinggi. Jika ukuran partikel sudah sesuai ukuran koloid, selanjutnya didispersikan ke dalam medium pendispersi.
Alat penggerus dan penghomogen partikel kasar menjadi partikel berukuran koloid.
Gambar 18. Alat penggerus dan penghomogen partikel kasar menjadi partikel berukuran koloid.
3.2. Metode secara 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). Cara kondensasi umumnya dilakukan melalui reaksi kimia. Tiga macam reaksi yang dapat menghasilkan kondensasi adalah reaksi hidrolisis, reaksi redoks, dan reaksi metatesis.

3.2.1. Reaksi Metatesis

Apabila ke dalam larutan natrium tiosulfat ditambahkan larutan asam klorida akan terbentuk partikel berukuran koloid. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

Na2S2O3 + 2HCl → 2NaCl + H2SO3 + S

Partikel berukuran koloid terbentuk akibat belerang beragregat sampai berukuran koloid membentuk sol belerang. Jika konsentrasi pereaksi dan suhu reaksi tidak dikendalikan, dispersi koloid tidak akan terbentuk sebab partikel belerang akan tumbuh terus menjadi suspensi kasar dan mengendap.

3.2.3. Reaksi Redoks

Sol emas dapat diperoleh melalui reduksi emas (III) klorida dengan formalin. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

2AuCl3 + CH4O + 3H2O → 2Au + 6HCl + CH4O2

Awalnya emas terbentuk dalam keadaan atom-atom bebas, kemudian beragregat menjadi berukuran partikel koloid. Partikel koloid distabilkan oleh ion-ion OH yang teradsorpsi pada permukaan partikel koloid. Ion-ion OH ini berasal dari ionisasi air.

3.2.3. Reaksi Hidrolisis

Besi (III) klorida jika dilarutkan dalam air akan mengionisasi air membentuk ion OH dan H+. Ion-ion OH bereaksi dengan besi (III) klorida membentuk besi (III) hidroksida. Persamaan reaksinya sebagai berikut.

FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl

Ukuran partikel-partikel Fe(OH)3 yang terbentuk lebih besar dari ukuran larutan sejati, tetapi tidak cukup besar untuk mengendap. Selain itu, koloid Fe(OH)3 yang terbentuk distabilkan dengan mengadsorpsi ion-ion Fe3+ dari larutan.

Hidrolisis besi (III) klorida
Gambar 19. Hidrolisis besi (III) klorida.
3.3. Pengubahan Medium Pendispersi

Kondensasi dapat terjadi jika kelarutan zat dikurangi dengan cara mengubah pelarut. Contoh, jika larutan belerang jenuh dalam etanol dituangkan ke dalam air, akan terbentuk sol belerang. Hal ini akibat terjadinya penurunan kelarutan belerang dalam campuran air-etanol. Pembentukan larutan koloid dengan cara mengurangi kelarutan dapat diamati pada saat air ditambahkan ke dalam larutan yang mengandung indikator fenolftalein. Akibatnya, akan terbentuk koloid yang berwarna putih seperti susu.

Rangkuman :

1. Berdasarkan ukuran, sistem koloid memiliki ukuran partikel terdispersi lebih kecil dari suspensi kasar tetapi lebih besar dari larutan sejati.

2. Dalam sistem koloid, zat yang tersebar dalam medium koloid dinamakan fasa terdispersi dan medium untuk mendispersikan partikel-partikel koloid disebut pendispersi.

3. Berdasarkan fasa terdispersi dan medium pendispersi, dikenal delapan jenis koloid, yaitu busa; busa padat; aerosol cair; emulsi; emulsi padat; aerosol padat; sol; dan sol padat.

4. Berdasarkan ketertarikannya terhadap medium, koloid digolongkan ke dalam dua macam yaitu koloid liofob yang kestabilannya sangat rendah, dan koloid liofil yang kestabilannya tinggi. Liofob berasal dari bahasa latin yang artinya menolak pelarut, sedangkan liofil berarti menyukai pelarut.

5. Koloid hidrofil sering ditambahkan ke dalam koloid hidrofob, bertujuan untuk melindungi atau menstabilkan koloid tersebut. Koloid hidrofil yang dapat menstabilkan koloid hidrofob disebut koloid protektif atau koloid pelindung.

6. Pada kondisi tertentu, sol dari berbagai koloid liofil dapat mengalami koagulasi dan berubah menjadi material dengan massa lebih rapat, yang disebut jeli. Proses pembentukan jeli dinamakan jelifikasi atau gelatinasi.

7. Terdapat beberapa sifat koloid yang khas, yaitu efek Tyndall, gerak Brown, adsorpsi, dialisis, dan elektroforesis.

8. Efek Tyndall adalah peristiwa penghamburan cahaya oleh partikel koloid.

9. Gerak brown adalah gerakan acak dari partikel-partikel koloid dalam mediumnya.

10. Adsorpsi adalah kemampuan partikel koloid untuk menyerap ion pada permukaan membentuk partikel bermuatan.

11. Akibat adanya muatan listrik pada partikel koloid, partikel koloid dapat bergerak dalam medan listrik ke arah kutub yang muatannya berlawanan. Migrasi partikel koloid dalam medan listrik dikenal dengan elektroforesis.

12. Dialisis adalah suatu teknik pemurnian koloid berdasarkan perbedaan ukuran partikelnya.

13. Kestabilan koloid disebabkan oleh adanya muatan listrik pada permukaan partikel koloid. Muatan listrik pada partikel koloid berasal dari ion atau medium yang teradsorpsi pada permukaan partikel koloid.

14. Kestabilan koloid dapat dihilangkan dengan cara menetralkan muatan partikel koloid. Peristiwa ini dinamakan koagulasi atau penggumpalan dispersi koloid.

15. Sistem koloid dapat dibuat melalui dua cara, yaitu :

a. Pemecahan partikel-partikel besar menjadi partikel berukuran koloid. Cara ini disebut cara dispersi.
b. Pembentukan agregat dari molekul-molekul kecil pembentuk larutan menjadi berukuran koloid. Cara ini disebut sebagai cara kondensasi.

16. Beberapa metode praktis yang biasa digunakan untuk membuat koloid dan tergolong cara dispersi adalah cara mekanik, cara peptisasi, homogenisasi, dan cara busur listrik Bredig.

17. Cara kondensasi umumnya dilakukan melalui reaksi kimia. Tiga macam reaksi yang dapat menghasilkan kondensasi adalah reaksi hidrolisis, reaksi redoks, dan reaksi metatesis.

Anda sekarang sudah mengetahui Koloid. Terima kasih anda sudah berkunjung ke Perpustakaan Cyber.

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Mudah dan Aktif Belajar Kimia 2 : Untuk Kelas XI Sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta. p. 250.



Pengunjung dapat menyalin materi di blog ini menggunakan Browser Google Chrome. Google Chrome
Bacalah terlebih dahulu Panduan Pengunjung jika anda ingin menggunakan materi dari blog ini.
DMCA.com

Masukkan Kata Kunci




Artikel Terkait :

Post a Comment

Berkomentarlah secara bijak. Komentar yang tidak sesuai materi akan dianggap sebagai SPAM dan akan dihapus.
Aturan Berkomentar :
1. Gunakan nama anda (jangan anonymous), jika ingin berinteraksi dengan pengelola blog ini.
2. Jangan meninggalkan link yang tidak ada kaitannya dengan materi artikel.
Terima kasih.