KOLOID

SISTEM KOLOID 

Tujuan Pembelajaran : 

Setelah mempelajari materi ini, peserta didik diharapkan mampu: 

- Menjelaskan pengertian koloid 

- Menjelaskan jenis-jenis sistem koloid 

- Menjelaskan sifat-sifat koloid. 

- Menjelaskan proses pembuatan koloid. 

- Mendeskripsikan peranan koloid di dalam kehidupan sehari-hari. 

Materi: 

A. Sistem Dispersi 

Jika suatu zat dicampurkan dengan zat lain, akan terjadi penyebaran secara merata dari suatu zat ke dalam zat lain disebut dengan sistem dispersi. Contohnya jika tepung dimasukkan ke dalam air akan membentuk sistem dispersi. Air sebagai medium pendispersi dan tepung sebagai zat terdispersi/fase terdispersi. 

Berdasarkan ukuran partikelnya, sistem dispersi dibedakan menjadi : 

1. Suspensi 

2. Larutan 

3. Koloid 

Untuk lebih memahami apakah yang dimaksud dengan suspensi, larutan dan koloid, maka perhatikan perbedaan tiga contoh campuran di bawah ini: 

• Campuran antara air dengan sirup 
• Campuran antara air dengan susu. 
• Campuran antara air dengan pasir. 

Jika kita campurkan air dengan sirup maka sirup akan terdispersi (bercampur) dengan air secara homogen (bening) Jika didiamkan, campuran itu tidak memisah dan juga tidak dapat dipisahkan dengan penyaringan biasa maupun penyaringan yang lembut (penyaringan mikro). Secara makroskopis maupun mikroskopis campuran ini tampak homogen, tidak dapat dibedakan mana yang air dan mana yang sirup. Campuran seperti inilah yang disebut larutan. 

Jika kita campurkan susu (misalnya, susu instan) dengan air, ternyata susu “larut” tetapi “larutan” itu tidak bening melainkan keruh. Jika didiamkan, campuran itu tidak memisah dan juga tidak dapat dipisahkan dengan penyaringan (hasil penyaringan tetap keruh). Secara makroskopis campuran ini tampak homogen. Akan tetapi, jika diamati dengan mikroskop ultra ternyata masih dapat dibedakan partikel-partikel lemak susu yang tersebar di dalam air. Campuran seperti inilah yang disebut koloid. 

Jika kita campurkan air dengan pasir maka pasir akan terdispersi (bercampur) dengan air secara heterogen dan langsung memisah antara air dengan pasir, yang keadaannya pasir akan mengendap di dasar air dan dapat dipisahkan dengan penyaringan biasa, bahkan dapat dipisahkan dengan cara dituang perlahan-lahan. Secara makroskopis campuran ini sudah tampak hetrogen, dapat dibedakan mana yang air dan mana yang pasir. Campuran seperti inilah yang disebut suspensi. 

Jadi dapat disimpulkan koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya antara larutan dan suspensi. Larutan memiliki sifat homogen dan stabil. Suspensi memiliki sifat heterogen dan labil. Sedangkan koloid memiliki sifat heterogen dan stabil. 

Tabel 1. Perbedaan umum antara sistem dispersi suspensi, koloid dan larutan

Perbedaan	Suspensi	Koloid	Larutan
Ukuran Partikel	> 100 nm	1-100 nm	< 100 nm
Penampilan fisik	Keruh, partikel terdispersi dapat diamati langsung dengan mata	Keruh-jernih, partikel terdispersi hanya dapat diamati dengan mikroskop ultra	Jernih, partikel terdispersi tidak dapat diamati dengan mikroskop ultra
Kestabilan (jika didiamkan)	Mudah terpisah (mengendap)	Sukar terpisah (relatif stabil)	Tidak terpisah (sangat stabil)
Cara Pemisahan	Filtrasi (penyaringan)	Tidak dapat disaring	Tidak dapat disaring

B. Jenis-jenis Koloid

Jenis-jenis sistem koloid berdasarkan jenis fasa terdispersi dan medium dispersi seperti yang tertera pada Tabel di bawah ini.

Tabel 2. Beberapa jenis Koloid

Fase terdispersi	Medium Pendispersi	Jenis Koloid	Contoh
Padat	Padat	Sol padat	Mutiara, kaca warna
Padat	Cair	Sol	Pati dalam air, cat, tinta
Padat	Gas	Aerosol padat	Debu, asap
Cair	Padat	Emulsi padat	Keju, mentega
Cair	Cair	Emulsi	Susu, Mayones, santan
Cair	Gas	Aerosol cair	Awan, kabut
Gas	Padat	Buih padat	Batu apung, karet busa
Gas	Cair	Buih	Krim kocok, busa sabun

C. Sifat-sifat Koloid

 1.        Efek tyndall

Efek tindal yaitu efek penghamburan cahaya oleh partikel koloid. 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 (gambar kiri) disinari dengan cahaya, maka larutan tersebut tidak akan menghamburkan cahaya, sedangkan pada sistem koloid (gambar kanan), 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.

                     Gambar 1. Efek Tyndall

Gambar hamburan cahaya oleh air santan kelapa (koloid) dan larutan gula yang bukan koloid

Contoh efek tyndall dalam kehidupan sehari-hari:

a.    Jika sinar matahari masuk melalui celah ke dalam ruangan, pada sinar tersebut terlihat debu-debu beterbangan.

b.    Pada malam hari pada jalan yang berdebu, berkas nyala lampu mobil dapat terlihat  dengan  jelas,  karena disebarkannya  cahaya  lampu oleh partikel-partikel debu yang disinarinya, 

c.     Sorot lampu proyektor dalam gedung bioskop yang berasap,

d.    Berkas sinar matahari melalui celah daun pohon- pohon pada pagi hari yang berkabut.

    2.        Gerak brown

Gerak brown adalah gerak tidak beraturan atau gerak acak atau gerak zig-zag partikel koloid. Hal ini terjadi karena adanya benturan tidak teratur dari partikel koloid dengan medium pendispersi. Dengan adanya gerak Brown ini maka partikel koloid terhindar dari pengendapan karena terus-menerus bergerak, sehingga koloid menjadi stabil. Gerak zig-zag partikel koloid disebut gerak Brown, sesuai dengan nama penemunya Robert Brown seorang ahli biologi berkebangsaan Inggris.

Gambar 2. Robert Brown dan gerak brown.

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

3.        Adsorpsi

Adsorpsi yaitu penyerapan muatan oleh permukaan partikel koloid. Contoh: Koloid Fe(OH)₃ bermuatan positif karena permukaannya menyerap ion H⁺. Sedangkan koloid As₂S₃ bermuatan negatit karena permukaannya menyerap ion S^2-. Perhatikan gambar.

       Gambar 3. Adsorbsi pada permukaan koloid

Adsorbsi berbeda dengan absorbsi, absorpsi penyerapan yg terjadi di seluruh bagian. Sifat adsorpsi partikel koloid dalam kehidupan sehari digunakan pada proses-proses berikut:

a.    Pemutihan gula tebu, zat warna pada tebu diadsopsi sehingga putih bersih

b.    Pengobatan sakit perut dengan norit. Obat norit bahan dasarnya adalah karbon aktif, di dalam usus besar membentuk koloid yang dapat mengadsopsi gas atau zat warna.

c.     Penjernihan air, menambahkan tawas dapat mengadsorpsi zat warna pada air kotor.

4.        Elektroforesis

Peristiwa bergeraknya partikel koloid dalam medan listrik disebut dengan elektroforesis. . Partikel koloid yang bermuatan negatif akan menuju ke anoda (elektroda positif) dan sebaliknya partikel koloid yang bermuatan posistif akan menuju katoda. Gejala ini disebut elektroforesis. Pada peristiwa elektroforesis, partikel-partikel koloid akan dinetralkan muatannya dan digumpalkan di bawah elektroda.

  

   Gambar 4. Elektroforesis

Proses elektroforesis ini digunakan untuk menentukan muatan koloid, apakah positif atau negatif. Selain itu dimanfaatkan dalam proses pemisahan potongan-potongan gen pada proses bioteknologi dan penyaring debu pabrik pada cerobong asap yang disebut pengendap Cottrel.

           Gambar 5. Alat Pengendap Cottrel

5.    Koagulasi

Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid.  Koagulasi dapat dilakukan dengan  cara mekanik dan kimia yaitu :

a.    Mekanik : pemanasan atau pendinginan

b.    Kimia :

1)  Pencampuran koloid yang berbeda muatan. Contoh : sol Fe(OH)₃ yang bermuatan positif ditambah sol As₂S₃ yang bermuatan negatif, maka akan terjadi koagulasi.

Gambar 6. Pencampuran koloid berbeda muatan

2) Penambahan elektrolit. Contoh:

a)    Pengolahan karet dari bahan mentahnya ( lateks ) dengan koagulan berupa asam format.

b)    Proses penjernihan air dengan menambahkan tawas. Tawas aluminium sulfat (mengandung ion Al³⁺) dapat digunakan untuk menggumpalkan lumpur koloid atau sol tanah liat dalam air (yang bermuatan negatif).

c)    Proses terbentuknya delta di muara sungai. Terjadi karena koloid tanah liat dalam air sungai mengalami koagulasi ketika bercampur dengan elektrolit dalam air laut.

d)   Asap atau debu pabrik dapat digumpalkan dengan alat koagulasi listrik   (pesawat Cottrel ). Metode ini dikembangkan oleh Frederick Cottrel ( 1877 - 1948 ).

e)    Proses yang dilakukan oleh ion Al³⁺ atau Fe³⁺  pada penetralan partikel albuminoid yang terdapat dalam darah, mengakibatkan terjadinya koagulasi sehingga dapat menutupi luka.

6.    Kestabilan Koloid

a.    Menghilangkan muatan koloid

Proses penghilangan muatan koloid dilakukan dengan proses dialisis. Dialisis adalah proses menghilangkan muatan koloid dengan cara memasukkan ke dalam membran semipermeabel. Membran ini mempunyai pori-pori yang mampu ditembus ion, tetapi tidak mampu ditembus koloid

 

  Gambar 7. Kantong semipermeabel

Salah satu pemanfaatan dialisis adalah proses cuci darah (hemodialisis). Pada proses hemodialisis, darah kotor dari pasien dilewatkan dalam pipa – pipa yang terbuat dari membran semipermeabel. Selama darah berjalan, pipa semipermeabel tersebut dialiri cairan (biasanya plasma darah) sehingga ion – ion dalam darah kotor tadi akan terbawa pada aliran plasma darah yang berfungsi sebagai pencuci.

b.   Penambahan stabilisator koloid

Penambahan suatu zat ke dalam suatu sistem koloid dapat meningkatkan kestabilan koloid, misalnya emulgator dan koloid pelindung. • Emulgator adalah zat yang ditambahkan ke dalam suatu emulsi (koloid cair dalam cair atau cair dalam padat) dengan tujuan menjaga koloid agar tidak mudah terpisah. Sebagai contoh penambahan sabun ke dalam campuran minyak dan air serta penambahan amonia dalam pembuatan emulsi pada kertas film. • Koloid pelindung adalah koloid yang ditambahkan ke dalam sistem koloid agar menjadi stabil. Sebagai contoh penambahan gelatin pada pembuatan es krim agar es krim tidak cepat memisah serta penambahan gum arab dalam pembuatan semir.

7.    Koloid Liofil dan Koloid Liofob

Koloid liofil adalah koloid yang fase terdispersinya suka menarik medium pendispersinya. Peristiwa ini disebabkan gaya tarik antara partikel – partikel terdispersi dengan medium pendispersinya kuat. Koloid liofob adalah sistem koloid yang fase terdispersinya tidak suka menarik medium pendispersinya. Jika medium pendispersinya air, koloid liofil disebut juga sebagai koloid hidrofil, sedangkan koloid liofob disebut sebagai koloid hidrofob.

Tabel 3. Perbandingan liofil dan liofob

Pemanfaatan sifat hidrofob dan hidrofil adalah pada penggunaan deterjen dalam proses pencucian pakaian.

D. Pembuatan Koloid

Terdapat dua cara pembuatan koloid yaitu cara kondensasi dan cara dispersi.

1.    Cara Dispersi

Cara dispersi adalah memperkecil partikel. Cara ini melibatkan pengubahan ukuran partikel besar (misalnya suspensi atau padatan) menjadi ukuran partikel koloid.

a)    Dispersi langsung (mekanik)

Cara ini dilakukan dengan memperkecil zat terdispersi sebelum didispersikan ke dalam medium pendispersi. Ukuran partikel dapat diperkecil dengan menggiling atau menggerus partikel sampai ukuran tertentu. Alat yang digunakan untuk cara ini biasa disebut penggilingan koloid, yang biasa digunakan dalam:

Ø Industri makanan untuk membuat jus buah, selai, krim, es krim,dsb.

Ø Industri kimia rumah tangga untuk membuat pasta gigi, semir sepatu, deterjen, dsb.

Ø Industri kimia untuk membuat pelumas padat, cat dan zat pewarna.

Ø Industri-industri lainnya seperti industri plastik, farmasi, tekstil, dan kertas.

b)   Homogenisasi

Pembuatan susu kental manis yang bebas kasein dilakukan dengan mencampurkan serbuk susu skim ke dalam air di dalam mesin homogenisasi sehingga partikel-partikel susu berubah menjadi seukuran partikel koloid.

c)    Peptisasi

Proses peptisasi dilakukan dengan cara memecah partikel-partikel besar, misalnya suspensi, gumpalan, atau endapan dengan menambahkan zat pemecah tertentu. Zat pemecah tersebut dapat berupa elektrolit khususnya yang mengandung ion sejenis ataupun pelarut tertentu. Contoh:

Ø  Agar-agar dipeptisasi oleh air, karet oleh bensin

Ø  Endapan NiS dipeptisasi oleh H₂S, endapan Al(OH)₃ oleh AlCl₃

Ø  Sol Fe(OH)₃ diperoleh dengan mengaduk endapan Fe(OH)₃ yang baru terbentuk dengan sedikit FeCl₃. Sol Fe(OH)₃ kemudian dikelilingi Fe⁺³ sehingga bermuatan positif

Ø  Beberapa zat mudah terdispersi dalam pelarut tertentu dan membnetuk sistem koloid. Contohnya: gelatin dalam air.

d)   Busur Bredig

Busur Bredig adalah suatu alat yang khusus digunakan untuk membentuk koloid logam. Proses ini dilakukan dengan cara meletakkan logam yang akan dikoloidkan pada kedua ujung elektrode dan kemudian diberi arus listrik yang cukup kuat sehingga terjadi loncatan bunga api listrik. Suhu tinggi akibat adanya loncatan bunga api listrik mengakibatkan logam akan menguap dan selanjutnya terdispersi ke dalam air membentuk suatu koloid logam.

Gambar 8. Cara busur listrik Bredig

2.    Cara Kondensasi

Cara kondensasi dilakukan dengan mengubah suatu larutan menjadi koloid. Proses ini umumnya melibatkan reaksi-reaksi kimia yang menghasilkan zat yang menjadi partikel-partikel terdispersi.

a)    Reaksi hidrolisis

Reaksi ini umumnya digunakan untuk membuat koloid-koloid basa dari suatu garam yang dihidrolisis (direaksikan dengan air). Contoh : Pembuatan sol Fe(OH)₃ dengan cara memanaskan larutan FeCl₃.

FeCl_3(aq) + 3H₂O_(l) → Fe(OH)₃ (koloid) + 3HCl_(aq)

b)    Reaksi redoks

Reaksi yang melibatkan perubahan bilangan oksidasi. Koloid yang terjadi merupakan hasil oksidasi atau reduksi. Contoh : Pembuatan sol belerang dengan cara mengalirkan gas H₂S ke dalam larutan SO₂.

2H₂S_(g) + SO_2(aq) → 3S_(s) + 2H₂O

c)    Pertukaran ion

Reaksi pertukaran ion umumnya dilakukan untuk membuat koloid dari zat-zat yang sukar larut (endapan) yang dihasilkan pada reaksi kimia. Contoh : Pembuatan sol As2S3 dengan mengalirkan gas H2S ke dalam larutan As2S3.

3H2S(g) + As2O3(aq) -> As2S3(s) + 3H2O(l)

Selain dengan cara-cara tadi, koloid ada yang terbentuk secara alamiah, misalnya lumpur, getah karet, dan getah pohon nangka.