A.
Pengertian Koloid
Koloid adalah suatu campuran zat heterogen antara dua zat atau lebih di
mana partikel-partikel zat yang berukuran koloid tersebar merata dalam zat
lain. Ukuran koloid berkisar antara 1-100 nm ( 10-7 – 10-5 cm ). Koloid juga dapat diartikan
sebagai suatu sistem campuran “metastabil” (seolah-olah stabil, tapi akan
memisah setelah waktu tertentu), yakni suatu bentuk campuran yang keadaannya
terletak antara larutan dan suspensi yang dilihat secara makroskopis tampak
bersifat homogen namun secara mikroskopis tampak bersifat heterogen. Contoh
koloid diantaranya adalah: santan, asap, kabut, susu, agar-agar, tinta, awan,
mentega, selai, sabun dan sampo. Contoh larutan diantaranya adalah: larutan
gula, larutan garam, larutan cuka, spiritus, alkohol 70%, air laut dan bensin.
Contoh suspensi diantaranya adalah: air sungai yang keruh, campuran air dengan
pasir, campuran kopi dengan air, campuran minyak dengan air.
. Keadaan koloid bukan ciri dari zat tertentu
karena semua zat, baik padat, cair, maupun gas, dapat dibuat dalam keadaan
koloid.
Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran
yang keadaannya terletak antara larutan dan suspensi (campuran kasar). Sistem
koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan atau suspense.
Sistem koloid sangat berkaitan erat dengan hidup dan kehidupan kita
sehari-hari. Cairan tubuh, seperti darah adalah sistem koloid, bahan makanan
seperti susu, keju, nasi, dan roti adalah sistem koloid
Koloid berbeda dengan larutan, larutan bersifat
stabil. Di dalam larutan koloid secara
umum, ada 2 zat sebagai berikut :
1.
Zat
terdispersi, yakni zat yang terlarut di dalam larutan koloid
2.
Zat
pendispersi, yakni zat pelarut di dalam larutan koloid
Berdasarkan fase terdispersi maupun fase
pendispersi suatu koloid dibagi sebagai berikut :
Fase Terdispersi
|
Pendispersi
|
Nama koloid
|
Contoh
|
Gas
|
Gas
|
Bukan koloid, karena gas
bercampur secara homogeny
|
Gas
|
Cair
|
Busa
|
Buih, sabun, ombak, krim
kocok
|
Gas
|
Padat
|
Busa padat
|
Batu apung, kasur busa
|
Cair
|
Gas
|
Aerosol cair
|
Obat semprot, kabut, hair
spray di udara
|
Cair
|
Cair
|
Emulsi
|
Air santan, air susu, mayones
|
Cair
|
Padat
|
Gel
|
Mentega, agar-agar
|
Padat
|
Gas
|
Aerosol padat
|
Debu, gas knalpot, asap
|
Padat
|
Cair
|
Sol
|
Tinta, Cat
|
Padat
|
Padat
|
Sol Padat
|
Tanah, Kaca. Lumpur
|
B. Komponen Penyusun Koloid
1.
Fase kontinyu : medium pendispersi jumlahnya lebih banyak.
2.
Fase diskontinyu : medium terdispersi jumlahnya labih banyak.
C. Bentuk Partikel Koloid
1.
Bulatan : misalnya virus, silika.
2.
Batang : misalnya virus.
3.
Piringan : misalnya globulin dalam darah.
4.
Serat : misalnya selulosa.
D. Penggunaan Sistem Koloid
1.
Obat-obatan : salep, krim, minyak ikan.
2.
Makanan : es krim, jelly dan agar-agar.
3.
Kosmetik : hair cream, skin spray, body lotion.
4.
Industri : tinta, cat.
E. Sifat-sifat Koloid
1.
Efek
Tyndall
Efek Tyndall ialah gejala penghamburan
berkas sinar (cahaya) oleh partikel-partikel koloid. Hal ini disebabkan karena
ukuran m olekul koloid yang cukup besar. Efek Tyndall ini ditemukan oleh John Tyndall (1820-1893),
seorang ahli fisika Inggris. Oleh karena itu sifat itu disebut efek tyndall.
Efek Tyndall adalah efek yang terjadi jika
suatu larutan terkena sinar. Pada saat larutan sejati disinari dengan cahaya,
maka larutan tersebut tidak akan menghamburkan cahaya, sedangkan pada sistem
koloid, cahaya akan dihamburkan. hal itu terjadi karena partikel-partikel
koloid mempunyai partikel-partikel yang relatif besar untuk dapat menghamburkan
sinar tersebut. Sebaliknya, pada larutan sejati, partikel-partikelnya relatif
kecil sehingga hamburan yang terjadi hanya sedikit dan sangat sulit diamati.
2.
Gerak
Brown
Gerak Brown ialah gerakan partikel-partikel
koloid yang senantiasa bergerak lurus tapi tidak menentu (gerak acak/tidak
beraturan). Jika diamati koloid dibawah mikroskop ultra, maka kita akan melihat
bahwa partikel-partikel tersebut akan bergerak membentuk zigzag. Pergerakan
zigzag ini dinamakan gerak Brown.
Partikel-partikel suatu zat senantiasa
bergerak. Gerakan tersebut dapat bersifat acak seperti pada zat cair dan gas(
dinamakan gerak brown), sedangkan pada zat padat hanya beroszillasi di
tempat ( tidak termasuk gerak brown ). Untuk koloid dengan medium
pendispersi zat cair atau gas, pergerakan partikel-partikel akan menghasilkan
tumbukan dengan partikel-partikel koloid itu sendiri. Tumbukan tersebut
berlangsung dari segala arah. Oleh karena ukuran partikel cukup kecil, maka tumbukan
yang terjadi cenderung tidak seimbang. Sehingga terdapat suatu resultan
tumbukan yang menyebabkan perubahan arah gerak partikel sehingga terjadi gerak
zigzag atau gerak Brown.
Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin
cepat gerak Brown yang terjadi. Demikian pula, semakin besar ukuran partikel
koloid, semakin lambat gerak Brown yang terjadi. Hal ini menjelaskan mengapa
gerak Brown sulit diamati dalam larutan dan tidak ditemukan dalam campuran
heterogen zat cair dengan zat padat (suspensi).
Gerak Brown juga dipengaruhi oleh suhu.
Semakin tinggi suhu sistem koloid, maka semakin besar energi kinetik yang
dimiliki partikel-partikel medium pendispersinya. Akibatnya, gerak Brown dari
partikel-partikel fase terdispersinya semakin cepat. Demikian pula sebaliknya,
semakin rendah suhu sistem koloid, maka gerak Brown semakin lambat.
3.
Adsorpsi
Adsorpsi ialah peristiwa penyerapan
partikel atau ion atau senyawa lain pada permukaan partikel koloid yang
disebabkan oleh luasnya permukaan partikel. Adsorpsi harus dibedakan dengan
absorpsi yang artinya penyerapan yang terjadi di dalam suatu partikel.
Contoh:
§ Koloid
Fe(OH)3 bermuatan positif karena permukaannya menyerap ion H+.
§ Koloid
As2S3 bermuatan negatif karena permukaannya menyerap ion S2.
4.
Koagulasi
koloid
Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid
dan membentuk endapan. Dengan terjadinya koagulasi, berarti zat terdispersi
tidak lagi membentuk koloid.
Koagulasi dapat terjadi secara fisik seperti
pemanasan, pendinginan dan pengadukan atau secara kimia seperti penambahan
elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan. Contoh: kotoran pada air yang digumpalkan oleh
tawas sehingga air menjadi jernih.
Faktor-faktor
yang menyebabkan koagulasi:
- Perubahan suhu.
- Pengadukan.
- Penambahan ion dengan muatan besar (contoh: tawas).
- Pencampuran koloid positif dan koloid negatif.
Koloid
akan mengalami koagulasi dengan cara:
1. Mekanik
Cara mekanik dilakukan dengan pemanasan,
pendinginan atau pengadukan cepat.
2. Kimia
Dengan penambahan elektrolit (asam, basa, atau
garam).
Contoh: susu + sirup masam —> menggumpal
Lumpur + tawas —> menggumpal
Dengan mencampurkan 2 macam koloid dengan
muatan yang berlawanan.
Contoh:
Fe(OH)3 yang bermuatan positif akan menggumpal jika dicampur As2S3 yang bermuatan negatif.
5.
Koloid
pelindung
Koloid pelindung ialah koloid yang mempunyai
sifat dapat melindungi koloid lain dari proses koagulasi.
6.
Dialisis
Dialisis ialah pemisahan koloid dari ion-ion
pengganggu dengan cara mengalirkan cairan yang tercampur dengan koloid melalui
membran semi permeable yang berfungsi sebagai penyaring. Membran semi permeable
ini dapat dilewati cairan tetapi tidak dapat dilewati koloid, sehingga koloid
dan cairan akan berpisah.
7.
Elektroforesis
Elektroferesis ialah peristiwa pemisahan
partikel koloid yang bermuatan dengan menggunakan arus listrik.
F. Pembuatan Sistem Koloid
1.
Cara
Kondensasi
Pembuatan sistem koloid dengan cara kondensasi
dilakukan dengan cara penggumpalan partikel yang sangat kecil. Penggumpalan
partikel ini dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut:
§
Reaksi Pengendapan
Pembuatan sistem koloid dengan cara ini
dilakukan dengan mencampurkan larutan elektrolit sehingga menghasilkan endapan.
Contoh: AgNO3 + NaCl —> AgCl(s) + NaNO3
§
Reaksi Hidrolisis
Reaksi hidrolisis adalah reaksi suatu zat
dengan air. Sistem koloid dapat dibuat dengan mereaksikan suatu zat dengan air.
Contoh: AlCl3 +H2O —> Al(OH)3(s) +
HCl
§
Reaksi Redoks
Pembuatan koloid dapat terbentuk dari hasil
reaksi redoks.
Contoh: pada larutan emas
Reaksi: AuCl3 + HCOH —> Au + HCl
+ HCOOH
Emas formaldehid
§
Reaksi Pergeseran
Contoh: pembuatan sol As2S3 dengan cara mengalirkan gas H2S
ke dalam laruatn H3AsO3 encer pada suhu tertentu.
Reaksi: 2 H3AsO3 + 3 H2S —> 6 H2O
+ As2S3
§
Reaksi Pergantian Pelarut
Contoh: pembuatan gel kalsium asetat dengan
cara menambahkan alkohol 96% ke dalam larutan kalsium asetat jenuh.
2. Cara Dispersi
Pembuatan sistem koloid dengan cara dispersi
dilakukan dengan memperkecil partikel suspensi yang terlalu besar menjadi
partikel koloid, pemecahan partikel-partikel kasar menjadi koloid.
§
Cara
Mekanik
Ukuran partikel suspensi diperkecil dengan cara
penggilingan zat padat, dengan menghaluskan butiran besar kemudian diaduk dalam
medium pendispersi.
Contoh: Gumpalan tawas digiling, dicampurkan
ke dalam air akan membentuk koloid dengan kotoran air.
Membuat tinta dengan menghaluskan karbon pada
penggiling koloid kemudian didispersikan dalam air.
Membuat sol belerang dengan menghaluskan
belerang bersama gula (1:1) pada penggiling koloid, kemudian dilarutkan dalam
air, gula akan larut dan belerang menjadi sol.
§
Cara Peptisasi
Pembuatan koloid dengan cara peptisasi adalah
pembuatan koloid dengan menambahkan ion sejenis, sehingga partikel endapan akan
dipecah. Contoh: sol Fe(OH)3 dengan
menambahkan FeCl3.
sol NiS dengan menambahkan H2S.
karet dipeptisasi oleh bensin.
agar-agar dipeptisasi oleh air.
endapan Al(OH)3 dipeptisasi oleh AlCl3.
§
Cara Busur Bredia/Bredig
Pembuatan koloid dengan cara busur
Bredia/Bredig dilakukan dengan mencelupkan 2 kawat logam (elektroda) yang
dialiri listrik ke dalam air, sehingga kawat logam akan membentuk partikel
koloid berupa debu di dalam air.
§
Cara
Ultrasonik
yaitu penghancuran butiran besar dengan
ultrasonik (frekuensi > 20.000 Hz)
§
Campuran
heterogen.
Campuran homogen disebut larutan, contoh:
larutan gula dalam air. Campuran heterogen dapat dibedakan menjadi 2 macam,
yaitu: Sistem koloid termasuk dalam bentuk campuran. Campuran terbagi menjadi
2, yaitu:
1. Suspensi, contoh: pasir dalam air.
2. Koloid, contoh: susu dengan air.
G. Aplikasi Koloid
1. Pemutihan Gula
Gula tebu yang masih berwarna dapat
diputihkan. Dengan melarutkan gula ke dalam air, kemudian larutan dialirkan
melalui sistem koloid tanah diatomae atau karbon. Partikel koloid akan
mengadsorpsi zat warna tersebut. Partikel-partikel koloid tersebut mengadsorpsi
zat warna dari gula tebu sehingga gula dapat berwarna putih.
2. Penggumpalan Darah
Darah mengandung sejumlah koloid protein yang
bermuatan negatif. Jika terjadi luka, maka luka tersebut dapat diobati dengan
pensil stiptik atau tawas yang mengandung ion-ion Al3+ dan Fe3+. Ion-ion
tersebut membantu agar partikel koloid di protein bersifat netral sehingga
proses penggumpalan darah dapat lebih mudah dilakukan.
3. Penjernihan Air
Untuk
memperoleh air bersih perlu dilakukan upaya penjernihan air. Kadang-kadang air
dari mata air seperti sumur gali dan sumur bor tidak dapat dipakai
sebagai air bersih jika tercemari. Air permukaan perlu dijernihkan sebelum
dipakai. Upaya penjernihan air dapat dilakukan baik skala kecil (rumah tangga)
maupun skala besar seperti yang dilakukan oleh Perusahaan Daerah Air Minum
(PDAM).Air keran (PDAM) yang ada saat ini mengandung partikel-partikel koloid
tanah liat,lumpur, dan berbagai partikel lainnya yang bermuatan negatif. Oleh
karena itu, untuk menjadikannya layak untuk diminum, harus dilakukan beberapa
langkah agar partikel koloid tersebut dapat dipisahkan. Hal itu dilakukan
dengan cara menambahkan tawas (Al2SO4)3.Ion Al3+ yang terdapat pada tawas
tersebut akan terhidroslisis membentuk partikel koloid Al(OH)3 yang bermuatan
positif melalui reaksi:
Al(OH)3 + 3H+Ã Al3+ + 3H2O
Setelah itu, Al(OH)3 menghilangkan
muatan-muatan negatif dari partikel koloid tanah liat/lumpur dan terjadi
koagulasi pada lumpur. Lumpur tersebut kemudian mengendap bersama tawas yang
juga mengendap karena pengaruh gravitasi. Berikut ini adalah skema proses
penjernihan air secara lengkap:
4. Pembentukan delta di muara sungai
Air
sungai mengandung partikel-partikel koloid pasir dan tanah liat yang bermuatan
negatif. Sedangkan air laut mengandung ion-ion Na+, Mg+2, dan Ca+2 yang bermuatan
positif. Ketika air sungai bertemu di laut, maka ion-ion positif dari air laut
akanmenetralkan muatan pasir dan tanah liat. Sehingga, terjadi koagulasi yang
akan membentuk suatu delta.
5. Pengambilan endapan pengotor
Gas
atau udara yang dialirkan ke dalam suatu proses industri seringkali mangandung
zat-zat pengotor berupa partikel-partikel koloid. Untukmemisahkan pengotor ini,
digunakan alat pengendap elektrostatik yang pelat logamnya yang bermuatan akan
digunakan untuk menarik partikel-partikel koloid.
6. Mengurangi polusi udara
Gas
buangan pabrik yang mengandung asap dan partikel berbahaya dapat diatasi dengan
menggunakan alat yang disebut pengendap cottrel. Prinsip kerja alat ini
memanfaatkan sifat muatan dan penggumpalan koloid sehingga gas yang dikeluarkan
ke udara telah bebas dari asap dan partikel berbahaya. Asap dari pabrik sebelum
meninggalkan cerobong asap dialirkan melalui ujung-ujung logam yang tajam dan
bermuatan pada tegangan tinggi (20.000 sampai 75.000 volt). Ujung-ujung
yang runcing akan mengionkan molekul-molekul dalam udara. Ion-ion tersebut akan
diadsorpsi oleh partikel asap dan menjadi bermuatan. Selanjutnya, partikel
bermuatan itu akan tertarik dan diikat pada elektrode yang lainnya.
Pengendap Cottrel ini banyak digunakan dalam industri untuk dua tujuan, yaitu
mencegah polusi udara oleh buangan beracun dan memperoleh kembali debu yang
berharga (misalnya debu logam).
7. Penggumpalan lateks
Getah
karet dihasilkan dari pohon karet atau hevea. Getah karet merupakan sol, yaitu
dispersi koloid fase padat dalam cairan. Karet alam merupakan zat padat yang
molekulnya sangat besar (polimer). Partikel karet alam terdispersi sebagai
partikel koloid dalam sol getah karet. Untuk mendapatkan karetnya, getah
karet harus dikoagulasikan agar karet menggumpal dan terpisah dari medium
pendispersinya. Untuk mengkoagulasikan getah karet, biasanya digunakan
asam formiat; HCOOH atau asam asetat; CH3COOH. Larutan asam pekat itu akan
merusak lapisan pelindung yang mengelilingi partikel karet. Sedangkan ion-ion
H+-nya akan menetralkan muatan partikel karet sehingga karet akan menggumpal.
Selanjutnya, gumpalan karet digiling dan
dicuci lalu diproses lebih lanjut sebagai lembaran yang disebut sheet atau
diolah menjadi karet remah (crumb rubber). Untuk keperluan lain, misalnya
pembuatan balon dan karet busa, getah karet tidak digumpalkan melainkan
dibiarkan dalam wujud cair yang disebut lateks. Untuk menjaga kestabilan sol
lateks, getah karet dicampur dengan larutan amonia; NH3. Larutan amonia yang
bersifat basa melindungi partikel karet di dalam sol lateks dari zat-zat yang
bersifat asam sehingga sol tidak menggumpal.
8. Membantu pasien gagal ginjal
Proses
dialisis untuk memisahkan partikel-partikel koloid dan zat terlarut merupakan
dasar bagi pengembangan dialisator. Penerapan dalam kesehatan adalah sebagai
mesin pencuci darah untuk penderita gagal ginjal. Ion-ion dan molekul kecil
dapat melewati selaput semipermiabel dengan demikian pada akhir proses pada
kantung hanya tersisa koloid saja. Dengan melakukan cuci darah yang
memanfaatkan prinsip dialisis koloid, senyawa beracun seperti urea dan keratin
dalam darah penderita gagal ginjal dapat dikeluarkan. Darah yang telah bersih
kemudian dimasukkan kembali ke tubuh pasien.
9. Sebagai deodorant
Deodoran
mengandung aluminium klorida yang dapat mengkoagulasi atau mengendapkan protein
dalam keringat.endapan protein ini dapat menghalangi kerja kelenjer keringat
sehingga keringat dan potein yang dihasilkan berkurang.
10. Sebagai bahan makanan dan obat
Ada
zat-zat yang tidak larut dalam air sehingga harus dikemas dalam bentuk koloid
sehingga mudah diminum. Contohnya obat dalam bentuk kapsul.
11. Sebagai bahan kosmetik
Ada
berbagai bahan kosmetik kosmetik berupa padatan, tetapi lebih baik digunakan
dalam bentuk cairan. Untuk itu biasanya dibuat berupa koloid dengan tertentu.
12. Sebagai bahan pencuci
Prinsip
koloid juga digunakan dalam proses pencucian dengan sabun dan detergen. Dalam
pencucian dengan sabun atau detergen, sabun/ detergen berfungsi sebagai
emulgator. Sabun/detergen akan mengemulsikan minyak dalam air sehingga
kotoran-kotoran berupa lemak atau minyak dapat dihilangkan dengan cara
pembilasan dengan air.
13. Penghilang Kotoran pada Proses Pembuatan
Sirup
Kadang-kadang
gulam masih mengandung pengotor sehingga jika dilaturkan tidak jernih, pada
industri pembuatan sirup, untuk menghilangkan pengotor ini biasanya digunakan
putih telur. Setelah gula larut, sambil diaduk ditambahkan putih telur sehingga
putih telur tersebut menggumpal dan mengadsorpsi pengotor. Selain putih telur,
dapat juga digunakan zat lain, seperti tanah diatome atau arang aktif.
14. Penggunaan Arang Aktif
Arang
aktif merupakan contoh dari adsorben yang dibuat dengan cara memanaskan arang
dalam udara kering. Arang aktif memiliki kemampuan untuk menjerap berbagai zat.
Obat norit (obat sakit perut) mengandung zat arang aktif yang berfungsi
menjerap berbagai zat dan racun dalam usus. Arang aktif ini juga digunakan para
topeng gas, lemari es (untuk menghilangkan bau), dan rokok filter (untuk mengikat
asap nikotin dan tar)
15. Perebusan Telur
Telur
mentah merupakan suatu sistem koloid dengan fase terdispersi berupa protein.
Jika telur tersebut direbus akan terjadi koagulasi sehingga telur tersebut
menggumpal.
16. Pembuatan Yoghurt
Susu
dapat diubah menjadi yoghurt melalui fermentasi. Pada fermentasi susu akan
terbentuk asam laktat yang menggumpal dan berasa asam.
17. Pembuatan Tahu
Pada
pembutan tahu dari kedelai, mula-mulai kedelai dihancurkan sehingga terbentuk
bubur kedelai (seperti susu). Kemudian, ditambahkan larutan elektrolit, yaitu
CaSO4.2H2O yang disebut batu tahu sehingga protein kedelai menggumpal dan
membentuk tahu.