Pintar Pelajaran Pengertian Sistem Koloid, Jenis-Jenis, Cara Pembuatan, Macam-Macam, Penggolongan, Sifat-Sifat, Kestabilan, Metode, Pola 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 eksklusif tampak terang? Mengapa biskuit di dalam kaleng tetap kering walaupun telah usang disimpan? Zat apakah yang ditambahkan ke dalam kaleng itu? Lain pula halnya pada minyak dan zaitun kalau dicampurkan menghasilkan gabungan berupa susu. Campuran ini sanggup menghamburkan cahaya, sedangkan air dan minyak zaitun, masing-masing sanggup tembus cahaya. Perubahan apakah yang terjadi dalam sistem tersebut? Peristiwa-peristiwa di atas terjadi lantaran adanya sistem koloid. Apakah sistem koloid itu? 

Koloid ialah salah satu jenis gabungan homogen yang mempunyai 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 mempunyai aplikasi luas meliputi banyak material yang ada di alam maupun yang dikembangkan di industri, mirip kosmetik, obat-obatan, pengolahan air minum, hingga material bangunan. Apa sajakah sifat-sifat koloid itu? dan bagaimanakah pemanfaatannya? Anda akan mengetahuinya sesudah mempelajari penggalan ini.

Peta konsep sistem koloid.

A. Penggolongan dan Sifat-Sifat Koloid

Selama ini Anda memahami bahwa gabungan ada dua macam, yaitu gabungan homogen (larutan sejati) dan gabungan heterogen (suspensi). Di antara dua keadaan ini, ada satu jenis gabungan yang ibarat larutan sejati, tetapi sifat-sifat yang dimilikinya berbeda sehingga tidak sanggup digolongkan sebagai larutan sejati maupun suspensi. Larutan mirip ini disebut koloid. Perhatikan Gambar 1.

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 menciptakan kanji dari tepung tapioka? Jika tepung tapioka dicampurkan dengan air cuek tidak terbentuk larutan melainkan suspensi lantaran kanji tidak larut dalam air dingin. Akan tetapi, kalau dipanaskan maka gabungan 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 ialah membentuk satu fasa dan tidak sanggup dipisahkan. Perbedaannya, kanji tidak transparan terhadap cahaya dan ukuran partikel zat terlarut relatif lebih besar, dan banyak lagi sifat lainnya.

Oleh lantaran banyak perbedaan antara larutan sejati dan kanji maka diharapkan definisi gres 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 bernafsu dan larutan sejati. Ukuran partikel koloid lebih kecil dari suspensi bernafsu sehingga tidak membentuk fasa terpisah, tetapi tidak cukup kecil kalau 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 lantaran 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 gabungan	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 mirip larutan sejati, dalam sistem koloid zat terdispersi maupun pendispersi sanggup berupa gas, cairan, maupun padatan. Oleh lantaran itu, ada delapan macam sistem koloid mirip 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 meliputi 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 sanggup digolongkan menjadi dua macam, yaitu koloid liofob dan liofil. Koloid liofob mempunyai kestabilan rendah, sedangkan koloid liofil mempunyai kestabilan tinggi. Liofob berasal dari bahasa Latin yang artinya menolak pelarut, sedangkan liofil berarti menyukai pelarut. Jika medium pendispersi dalam koloid ialah air maka digunakan istilah hidrofob dan hidrofil sebagai pengganti liofob dan liofil.

Gambar 2. Koloid hidrofil mempunyai gugusgugus polar pada permukaannya sehingga bersifat stabil dalam air.

Koloid hidrofil relatif stabil (Gambar 2) dan gampang dibuat, contohnya dengan cara pelarutan. Gelatin, albumin telur, dan gom arab terbentuk dari kehilangan cairan tubuh (penghilangan air) koloid hidrofil. Dengan menambahkan medium pendispersi, gelatin sanggup terbentuk kembali menjadi koloid lantaran prosesnya sanggup balik (reversible).

Koloid hidrofob umumnya kurang stabil dan cenderung gampang mengendap. Waktu yang diharapkan untuk mengendap sangat bermacam-macam bergantung pada kemampuan agregat (mengumpul) dari koloid tersebut. Lumpur ialah koloid jenis hidrofob. Lumpur akan mengendap dalam waktu relatif singkat. Namun, ada juga koloid hidrofob yang berumur panjang, contohnya sol emas. Sol emas dalam medium air sanggup bertahan sangat lama. Sol emas yang dibentuk oleh Michael Faraday pada 1857 hingga ketika ini masih berupa sol emas dan disimpan di museum London.

Koloid hidrofob bersifat tidak sanggup balik (irreversible). Jika koloid hidrofob mengalami kehilangan cairan tubuh (kehilangan air), koloid tersebut tidak sanggup 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 sanggup menstabilkan koloid hidrofob disebut koloid protektif atau koloid pelindung.

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

Contoh Soal SPMB 2005 :

Berikut ini merupakan sifat koloid ....

A. sanggup mengadsorpsi ion

B. menghamburkan cahaya

C. partikelnya terus bergerak

D. sanggup 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 sanggup mengalami pemekatan dan bermetamorfosis material dengan massa lebih rapat, disebut jeli. roses pembentukan jeli disebut jelifikasi atau gelatinasi. Contoh dari proses ini, yaitu pada pembuatan masakan ringan elok dari materi agar-agar, kanji, atau silikagel.

Gambar 3. Pembuatan gelatin dari kerupuk kulit sapi merupakan teladan koloid. Jenis emulsi ini tidak akan tumpah kalau posisi wadahnya terbalik.

Untuk memahami jeli, Anda sanggup melaksanakan acara 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 gabungan hingga mendidih. Pindahkan ke dalam gelas dan biarkan gabungan hingga cuek kembali. Amati perubahan yang terjadi.

Pertanyaan :

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

Pembentukan jeli terjadi akhir molekul-molekul bergabung membentuk rantai panjang. Rantai ini menimbulkan terbentuknya ruangruang kosong yang sanggup 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 semoga seluruh pelarut sanggup terjebak dalam jaringan.

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

Jika jeli dibiarkan, volumenya akan berkurang akhir cairannya keluar.

Gejala ini dinamakan sinersis. Peristiwa sinersis sanggup diamati pada agar-agar yang dibiarkan lama. Jeli sanggup dikeringkan hingga kerangkanya keras dan sanggup membentuk kristal padat atau serbuk. Jeli mirip ini mengandung banyak pori dan mempunyai kemampuan mengabsorpsi zat lain. Silikagel dibentuk dengan cara dikeringkan hingga mengkristal. Silikagel digunakan sebagai pengering udara, mirip pada masakan kaleng, alat-alat elektronik, dan yang lainnya.

1.3. Sifat-Sifat Koloid

Suatu larutan digolongkan ke dalam sistem koloid kalau mempunyai 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 sanggup melihat bahwa partikel koloid bergerak terus menerus secara acak berdasarkan jalan yang zig-zag. Pergerakan acak partikel koloid dalam suatu medium disebut gerak Brown.

Gambar 4. Pengamatan gerak Brown dari partikel koloid.

Robert Brown tidak sanggup menjelaskan mengapa partikel koloid sanggup bergerak acak dan berliku. Akhirnya, pada 1905, gerakan mirip itu dijelaskan secara matematika oleh Albert Einstein. Einstein menawarkan bahwa partikel yang bergerak dalam suatu medium akan menawarkan suatu gerakan acak mirip gerak Brown akhir tumbukan antarpartikel yang tidak merata (lihat Gambar 5).

Gambar 5. Gerak Brown terjadi akhir tumbukan antarpartikel koloid dengan partikel pelarut atau dengan partikel koloid lain.

1.3.2. Efek Tyndall

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

Praktikum Kimia Efek Tyndall (2) :

Tujuan :

Mengamati imbas 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 sanggup menghamburkan cahaya senter?

Berdasarkan percobaan tersebut, sanggup disimpulkan bahwa ada larutan yang sanggup ditembus oleh cahaya. Disamping itu, ada juga yang tidak sanggup ditembus cahaya, tetapi menghamburkan cahaya sehingga berkas cahaya tampak dalam medium. Mengapa berkas cahaya sanggup terlihat di dalam koloid? Perhatikan Gambar 6, hal ini berkaitan dengan ukuran partikel yang terdispersi di dalam medium koloid.

Gambar 6. Penyelidikan imbas Tyndall di dalam koloid.

Ukuran partikel koloid relatif besar dibandingkan larutan sejati sehingga sanggup 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 imbas Tyndall Dengan demikian, imbas Tyndall sanggup digunakan sebagai petunjuk untuk membedakan sistem koloid dan larutan sejati.

Gambar 7. Model imbas Tyndall.

Air dan minyak zaitun, masing-masing sanggup tembus cahaya, tetapi kalau keduanya dicampurkan akan terbentuk sistem koloid mirip susu. Campuran ini sanggup menghamburkan cahaya.

1.3.3. Adsorpsi

Zat-zat yang terdispersi dalam sistem koloid sanggup mempunyai sifat listrik pada permukaannya. Sifat ini menimbulkan gaya an der aals bahkan ikatan valensi yang sanggup mengikat partikel-partikel zat asing. Gejala penempelan zat gila pada permukaan partikel koloid disebut adsorpsi. Zat-zat teradsorpsi sanggup terikat berpengaruh 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 lantaran kemampuan partikel koloid sanggup mengadsorpsi partikel lain maka sistem koloid sanggup membentuk agregat sangat besar berupa jaringan, mirip pada jel. Sebaliknya, agregat yang besar sanggup dipecah menjadi agregat kecil-kecil mirip pada sol.

Absorpsi berbeda dengan adsorpsi. Adsorpsi hanya melekat pada permukaan, sedangkan perembesan merembes hingga ke penggalan 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 hukum nelius (cahaya yang tiba 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 eksklusif terkena cahaya matahari akan terang sebagai dampak dari pantulan cahaya matahari oleh partikel debu di udara.

Gambar 8. Partikel koloid mengadsorpsi gugus hidroksil (–OH) sehingga membentuk koloid bermuatan negatif.

1.3.4. Elektroforesis

Oleh lantaran zat-zat terdispersi dalam sistem koloid sanggup mempunyai muatan lisrik maka zat tersebut dalam medan listrik sanggup bergerak ke arah elektrode yang berlawanan muatan. Migrasi partikel koloid dalam medan listrik disebut insiden elektroforesis.

Elektroforesis banyak digunakan dalam industri, contohnya pelapisan anti karat (cat) pada tubuh mobil. Partikel-partikel cat yang bermuatan listrik dioleskan pada tubuh kendaraan beroda empat yang dialiri muatan listrik berlawanan

dengan muatan cat. Pelapisan logam dengan cat secara elektroforesis lebih berpengaruh dibandingkan cara konvensional mirip pakai kuas.

Gambar 9. Set alat elektroforesis.

1.3.5. Dialisis

Dialisis ialah 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, mirip kertas selofan dan perkamen. Selanjutnya merendam kantong tersebut dalam air yang mengalir. Oleh lantaran ion-ion atau molekul mempunyai ukuran lebih kecil dari partikel koloid maka ion-ion tersebut sanggup pindah melalui membran dan keluar dari sistem koloid. Adapun partikel koloid akan tetap berada di dalam kantung membran.

Gambar 10. Teknik dialisis biasa digunakan untuk memisahkan tepung tapioka dari ion-ion sianida yang terkandung dalam singkong.

Membersihkan Darah

Proses dialisis sanggup dimanfaatkan untuk membersihkan darah. Proses dialisis digunakan pada pembersihan darah, yang lebih terkenal sebagai hemodialisis. Darah dipompa dan dialirkan melalui tabung dialisis selofan. Di dalam tabung tersebut, terdapat larutan yang telah diformulasikan sehingga mempunyai kandungan komponen yang sama dengan plasma darah, yaitu glukosa, NaCl, NaHCO₃, dan KCl. Konsentrasi senyawa-senyawa tersebut mempunyai 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 tempat tersebut tidak ada air jernih, hanya ada air sungai yang mengandung lumpur. Apakah yang akan Anda lakukan semoga sanggup menanak nasi?

Jawaban :

Air sungai yang mengandung lumpur kalau disaring akan membutuhkan waktu yang cukup lama. Akan tetapi, kalau 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 sanggup dilalui oleh partikel berukuran molekul mirip air, sedangkan lumpur yang ukurannya besar tidak sanggup menembus membran. Jadi, selama perebusan beras dengan air sungai, lumpurnya akan tetap di luar membran, sedangkan air panas sanggup menembus membran dan mematangkan beras.

B. Kestabilan Koloid

Sistem koloid intinya 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 sanggup menjadi suspensi atau larutan sejati kalau diganggu.

2.1. Kestabilan Koloid

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

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

Oleh karena H₂S dalam air sanggup terionisasi membentuk ion H⁺ dan ion HS^–, arsen (III) sulfida mempunyai kemampuan mengadsorpsi ion HS^–. Oleh karenanya, pada kondisi tertentu larutan As₂S₃ akan membentuk koloid bermuatan negatif berupa sol arsen (III) sulfida (Gambar 11).

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 sanggup mengadsorpsi ion-ion Fe³⁺ dari medium sehingga molekul Fe(OH)₃ menjadi sol Fe(OH)₃ yang bermuatan aktual dan sangat stabil (lihat Gambar 12).

Gambar 12. Di dalam air, Fe(OH)₃ membentuk kesetimbangan : Fe(OH)₃(s) ↔ Fe³⁺(aq) + 3OH^– (aq).

2.2. Destabilisasi Koloid

Oleh lantaran kestabilan koloid disebabkan oleh muatan listrik pada permukaan partikel koloid maka penetralan muatan partikel koloid sanggup menurunkan bahkan menghilangkan kestabilan koloid. Penetralan muatan partikel koloid menimbulkan bergabungnya partikel-partikel koloid menjadi suatu agregat sangat besar dan mengendap, akhir adanya gaya kohesi antar partikel koloid.

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

Untuk mengambarkan fenomena ini, Anda sanggup melaksanakan acara 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 sanggup Anda simpulkan dari percobaan ini?

Penetralan muatan koloid sanggup dilakukan dengan cara menambahkan zat-zat elektrolit ke dalam sistem koloid, mirip 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, mirip sol As₂S₃ lebih cepat dibandingkan dengan ion Mg²⁺ atau ion Na⁺ . Gejala koagulasi pada dispersi koloid dengan cara penetralan muatan koloid sanggup 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, mirip ion-ion Na⁺ dan Mg²⁺.

Ketika lumpur tersebut hingga di muara (pertemuan sungai dan laut), di maritim 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).

Gambar 13. Proses koagulasi koloid yang bermuatan listrik.

Pengolahan air minum pada prinsipnya memanfaatkan sifat-sifat koloid untuk memperoleh air higienis dari air sungai (Perhatikan Gambar 14).

Gambar 14. Diagram alir proses pengolahan air minum di PDAM.

Prosesnya ialah sebagai berikut.

a) Air sungai dialirkan melewati kolam screen untuk memisahkan air dari sampah menuju kolam homogenisasi.

b) Pada kolam homogenisasi, air sungai dihomogenkan dengan cara diaduk dan ditambahkan kapur serta besi(II) sulfat untuk mengendapkan limbah logam-logam berat.

c) Pada kolam 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 kolam aeator.

d) Pada kolam aerator, air sungai diaerasi untuk menghilangkan limbah organik (protein, karbohidrat, dan lemak) dengan memanfaatkan kuman aerob. Pada kolam aerator, udara dihembuskan ke dalam air selama lebih kurang 48 jam dan diberi pupuk untuk menyuburkan kuman aerob (sistem lumpur aktif).

	Bakteri aerob
Limbah organik + O2	→	CO2 + H2O + endogenus

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

Prinsip koagulasi partikel koloid dengan cara penetralan juga digunakan untuk menyaring asap yang dibuang melalui cerobong pabrik. Asap industri dan debu jalanan yang terdiri atas partikel karbon, oksida logam, dan debu sanggup diendapkan memakai alat yang disebut pengendap Cottrell, mirip ditunjukkan pada Gambar 15.

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 jadinya mengendap di penggalan dasar pengendap Cottrell.

Contoh Soal Destabilisasi Koloid (3) :

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

Jawaban :

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

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

C. Pembuatan Koloid

Oleh lantaran ukuran partikel koloid berada pada rentang antara larutan sejati dan suspensi bernafsu maka sistem koloid sanggup 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 mudah yang biasa digunakan untuk menciptakan koloid yang tergolong cara dispersi ialah cara mekanik, cara peptisasi, homogenisasi, dan cara busur listrik redig.

3.1.1. Cara Mekanik

Zat-zat yang berukuran besar sanggup direduksi menjadi partikel berukuran koloid melalui penggilingan, pengadukan, penumbukan, dan penggerusan. Zat-zat yang sudah berukuran koloid selanjutnya didispersikan ke dalam medium pendispersi.

Gambar 16. Alat untuk menciptakan koloid dengan cara mekanik.

Cara mekanik, contohnya pengilingan kacang kedelai pada pembuatan tahu dan kecap. Pembuatan cat di industri, caranya materi cat digiling kemudian didispersikan ke dalam medium pendispersi, mirip air. Teknik penumbukan dan pengadukan banyak digunakan dalam pembuatan makanan, mirip masakan ringan elok 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 semoga terjadi loncatan bunga api listrik. Loncatan bunga api listrik menimbulkan materi elektrode teruapkan membentuk atom-atomnya dan larut di dalam medium pendispersi membentuk sol. Perhatikan Gambar 17, logam-logam yang sanggup membentuk sol dengan cara ini ialah platina, emas, dan perak.

Gambar 17. Cara busur listrik Bredig.

3.1.3. Cara Peptisasi

Dispersi koloid sanggup juga diperoleh dari suspensi bernafsu dengan cara memecah partikel-partikel suspensi secara kimia. Kemudian, menambahkan ion-ion sejenis yang sanggup diadsorpsi oleh partikel-partikel koloid hingga koloid menjadi stabil. Koagulasi agregat-agregat yang telah membentuk partikel-partikel berukuran koloid sanggup dihambat lantaran adanya ion-ion yang teradsorpsi pada permukaan partikel koloid (Gambar 18).

Contohnya, tanah lempung pecah menjadi partikel-partikel berukuran koloid kalau ditambah NaOH dan akan menjadi koloid kalau 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 sanggup dilakukan dengan memakai mesin penghomogen hingga berukuran koloid. Cara ini digunakan pada pembuatan susu. Partikel lemak dari susu diperkecil hingga berukuran koloid dengan cara melewatkan melalui lubang berpori dengan tekanan tinggi. Jika ukuran partikel sudah sesuai ukuran koloid, selanjutnya didispersikan ke dalam medium pendispersi.

Gambar 18. Alat penggerus dan penghomogen partikel bernafsu 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 teladan pembentukan aerosol cair melalui kondensasi molekul-molekul air membentuk kerumunan (cluster). Cara kondensasi umumnya dilakukan melalui reaksi kimia. Tiga macam reaksi yang sanggup menghasilkan kondensasi ialah 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 akhir sulfur beragregat hingga berukuran koloid membentuk sol belerang. Jika konsentrasi pereaksi dan suhu reaksi tidak dikendalikan, dispersi koloid tidak akan terbentuk lantaran partikel sulfur akan tumbuh terus menjadi suspensi bernafsu dan mengendap.

3.2.3. Reaksi Redoks

Sol emas sanggup 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 kalau 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.

Gambar 19. Hidrolisis besi (III) klorida.

3.3. Pengubahan Medium Pendispersi

Kondensasi sanggup terjadi kalau kelarutan zat dikurangi dengan cara mengubah pelarut. Contoh, kalau larutan sulfur jenuh dalam etanol dituangkan ke dalam air, akan terbentuk sol belerang. Hal ini akhir terjadinya penurunan kelarutan sulfur dalam gabungan air-etanol. Pembentukan larutan koloid dengan cara mengurangi kelarutan sanggup diamati pada ketika air ditambahkan ke dalam larutan yang mengandung indikator fenolftalein. Akibatnya, akan terbentuk koloid yang berwarna putih mirip susu.

Rangkuman :

1. Berdasarkan ukuran, sistem koloid mempunyai ukuran partikel terdispersi lebih kecil dari suspensi bernafsu 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 sanggup menstabilkan koloid hidrofob disebut koloid protektif atau koloid pelindung.

6. Pada kondisi tertentu, sol dari aneka macam koloid liofil sanggup mengalami koagulasi dan bermetamorfosis material dengan massa lebih rapat, yang disebut jeli. Proses pembentukan jeli dinamakan jelifikasi atau gelatinasi.

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

8. Efek Tyndall ialah insiden penghamburan cahaya oleh partikel koloid.

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

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

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

12. Dialisis ialah 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 sanggup dihilangkan dengan cara menetralkan muatan partikel koloid. Peristiwa ini dinamakan koagulasi atau penggumpalan dispersi koloid.

15. Sistem koloid sanggup dibentuk 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 mudah yang biasa digunakan untuk menciptakan koloid dan tergolong cara dispersi ialah cara mekanik, cara peptisasi, homogenisasi, dan cara busur listrik Bredig.

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

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

Referensi :

Sunarya, Y. dan A. Setiabudi. 2009. Praktis 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.