SISTEM KOLOID


      Sistem koloid perlu dipelajari karena 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. Cat, berbagai jenis obat, bahan kosmetik, dan tanah pertanian, juga merupakan sistem koloid.


1.    Pengertian Sistem Koloid
              Sistem Koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan dan suspensi (campuran kasar). Contohnya yaitu lem, jeli, dan santan. Nama koloid diberikan oleh Thomas Graham pada tahun 1861. Istilah itu bersala dari bahasa Yunani, yaitu "kolla" dan "oid". Kolla berarti lem, sedangkan oid berarti koloid. Dalam hal ini, yang berkaitan dengan lem adalah sifat difusinya, sebab sistem koloid mempunyai nilai difusi yang rendah, seperti lem.


2.    Perbandingan sifat Larutan, Koloid, dan Suspensi
             Untuk memahami sistem koloid, marilah kita membandingkan tiga jenis campuran berikut, yaitu campuran gula dengan air (gambar a), campuran tepung terigu dengan air (gambar b), dan campuran susu dengan air (gambar c).

            Apabila kita campurkan gula dengan air, ternyata gula larut dan diperoleh larutan gula. Di dalam larutan, zat terlarut tersebar dalam bentuk partikel yang sangat kecil, sehingga tidak dapat dibedakan lagi dari mediumnya walaupun menggunakan mikroskop ultra. Larutan bersifat kontinu dan merupakan sistem sistem satu fase (homogen). Di lain pihak, jika kita  mencampurkan tepung terigu dengan air, ternyata tepung terigu tidak larut. Walaupun campuran ini diaduk, lambat laun tepung terigu akan memisah (mengalami sedimentasi). Campuran seperti ini kita sebut suspensi. Selanjutnya, jika kita campurkan 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 ini disebut Koloid. Perbandingan sifat antara antara larutan, koloid, dan suspensi disimpulkan dalam tabel berikut ini.


                 

3.    Jenis-Jenis Koloid

            Berdasarkan fase terdispersi maupun fase pendispersi suatu koloid dibagi sebagai berikut:

a. Aerosol

           Sistem koloid dari partikel padat atau cair yang terdispersi dalam gas disebut aerosol. Jika zat yang terdispersi berupa zat padat, disebut aerosol padat, jika zat yang terdispesi berupa zat cair, disebut aerosol cair, disebut aerosol cair.
Contoh aerosol padat : asap dan debu
Contoh aerosol cair    : kabut dan awan

Dewasa ini, banyak produk dibuat dalam bentuk aerosol, sehingga lebih praktis digunakan. contohnya, hair spray, parfum, cat semprot, obat nyamuk semprot, dan lain-lain. Untuk menghasilkan aerosol diperlukan suatu bahan pendorong (propelan aerosol). Contoh bahan pendorong yang banyak digunakan adalah senyawa klorofluorokarbon (CFC) dan karbon dioksida.


b. Sol
            Sistem koloid dari partikel padat yang terdispersi dalam zat cair disebut sol. Koloid jenis sol banyak kita temukan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri.
Contoh sol  : air sungai (sol dari lempung dalam air), sol sabun, sol detergen, sol kanji, tinta tulis, dan cat.

cat dan tinta cair

c. Emulsi

            Sistem koloid dari zat cair yang terdispersi dalam zat cair lain disebut emulsi. Syarat terjadinya emulsi ini adalah bahwa kedua jenis zat cair itu tidak saling melarutkan. Emulsi dapat digolongkan ke dalam dua bagian, yaitu emulsi minyak dalam air (M/A) atau emulsi air dalam minyak (A/M). Dalam hal ini, minyak diartikan sebagai semua zat cair yang tidak bercampur dengan air.

Contoh emulsi M/A : santan, susu, dan lateks.

Contoh emulsi A/M : mayonaise, minyak bumi, dan minyak ikan.

            Emulsi terbentuk karena pengaruh suatu pengemulsi (emulgator). Contohnya adalah sabun yang dapat mengemulsikan minyak ke dalam air. Jika campuran minyak dengan air dikocok, maka akan diperoleh suatu campuran yang segera memisah jika didiamkan. Akan tetapi, jika sebelum dikocok ditambahkan sabun atau detergen, maka diperoleh campuran yang stabil yang kita sebut emulsi. 

                                      mayonaise

d. Buih

            Sistem koloid dari gas yang terdispersi dalam zat cair disebut buih. Seperti halnya dengan emulsi, untuk menstabilkan buih diperlukan zat pembuih, misalkan sabun, detergen, dan protein. Buih dapat dibuat dengan mengalirkan suatu gas ke dalam zat cair yang mengandung pembuih.

            Buih digunakan pada berbagai proses, misalnya, pada pengolahan bijih logam, pada alat pemadam kebakaran, kosmetik dan lain-lain. Adakalanya buih tidak dikehendaki. Zat-zat yang dapat memecahkan/mencegah buih antara lain eter dan isoamil alkohol. Zat pemecah buih disebut agen antibuih (de-foaming agent).

e. Gel

            Koloid yang setengah kaku (antara padat dan cair) disebut gel. Gel dapat terbentuk dari suatu sol yang zat terdispersinya mengadsorpsi medium dispersinya sehingga terjadi koloid yang agak padat. 

Contoh gel : agar-agar, lem, kanji, selai, gelatin, gel sabun, dan gel silika.

                                      agar-agar

4. Sifat - Sifat Koloid

            Sistem koloid mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan ataupun suspensi. Pada bagian ini akan dibahas beberapa sifat khas sistem koloid.

a. Efek Tyndall

            Efek Tyndall ialah gejala penghamburan berkas sinar (cahaya) oleh partikel-partikel koloid. Hal ini disebabkan karena ukuran molekul 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 (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.

Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering mengamati efek Tyndall ini, antara lain:

1. sorot lampu mobil pada malam yang berkabut
2. sorot lampu proyektor dalam gedung bioskop yang berasap/berdebu, dan 
3. berkas sinar matahari melalui celah daun pohon-pohon pada pagi hari yang berkabut 

b. Gerak Brown

             Gerak Brown ialah gerakan partikel-partikel koloid 

yang senantiasa bergerak lurus tapi tidak menentu (gerak acak/tidak beraturan). 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. 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.

c.  Elektroforesis

        Elektroforesis adalah pergerakan koloid di bawah pengaruh medan listrik. Partikel koloid data bermuatan listrik karena terjadi penyerapan ion pada permukaan.

Manfaat Elektroforesis antara lain sebagai berikut:

1. Untuk menentukan muatan partikel koloid
2. Untuk memproduksi barang barang industri yang terbuat dari karet
3. Untuk mengurangi zat pencemar udara yang dikeluarkan dari cerobong asap pabrik dengan alat yang disebut Cottrel

                                       

d. Adsorpsi

            Adsorpsi adalah proses penyerapan suatu zat di permukaan zat lain.

- Zat yang diserap disebut fase terserap dan zat yang menyerap disebut adsorben.

- disebabkan karena gaya tarik molekul-molekul pada permukaan adsorpen.

- Pemanfaatan adsorpsi dalam kehidupan sehari-hari antara lain :

Proses pemutihan gula pasir

Gula yang masih berwarna dilarutkan ke dalam air kemudian dialirkan melalui tanah diatomae dan arang tulang. Zat- warna dalam gula akan diadsorpsi sehingga diperoleh gula yang putih dan bersih.

Penyembuhan sakit perut dengan serbuk karbon atau norit

Norit adalah tablet yang terbuat dari karbon aktif. Jika diminum, di dalam usus norit membentuk sistem koloid yang dapat mengadsorpsi gas atau racun

Penjernihan air keruh dengan menggunakan tawa (Al2(SO4)3)

Dengan menambahkan tawas atau aluminium sulfat ke dalam air, aluminium sulfat akan terhidrolisis membentuk Al(OH)3 yang berupa koloid yang dapat mengadsorpsi zat-zat warna atau zat pencemar dalam air.

d. Penggunaan arang aktif

- Penggunaan arang halus pada masker, berfungsi untuk menyerap gas yang beracun

- Filter pada rokok, yang berfungsi untuk mengikat asap nikotin dan tar

e. Koagulasi

           Koagulasi adalah peristiwa pengendapan atau penggumpalan partikel koloid yang terjadi karena kerusakan stabilitas system koloid atau karena penggabungan partikel koloid yang berbeda muatan.

Terjadi dalam 3 cara :

Mekanik, yakni dengan pengadukan, pemanasan dan pendinginan

Contoh:

– Darah merupakan sol butir-butir darah merah dalam plasma darah, bila dipanaskan akan menggumpal.

– Agar-agar akan menggumpal bila didinginkan.

Penambahan elektrolit

Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan ke dua. Apabila selubung lapisan kedua ini terlalu dekat maka selubung ini akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi

koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya menariknya dengan partikel koloid, sehingga makin cepat terjadi koagulasi.

Pencampuran koloid yang berbeda muatan

f. Koloid Pelindung

           system koloid yang ditambahkan pada koloid lain agar diperoleh koloid yang stabil.

Contoh : gelatin yang digunakan pada pembuatan es krim untuk mencegah pembentukan kristal es yang keras dan kasar

g. Dialisis 

      proses penghilangan ion-ion penggangu kestabilan koloid dengan menggunakan selaput Semipermeabel.

Selaput semipermeabel adalah selaput yang hanya dapat dilewati oleh ion dan air, tetapi tidak dapat dilewati oleh partikel koloid.

Aplikasi dalam kehidupan : Dalam proses cuci darah penderita gagal ginjal, proses dialisis

Berfungsi untuk menghilangkan urea dari darah.

proses dialisis

h. Koloid Liofil dan Liofob

- Koloid Liofil : koloid yang partikelnya menarik (suka) medium pendispersinya.
Contoh : agar-agar, lem, kanji, gelatin
- Koloid Liofob : koloid yang tidak menarik (tidak suka) medium pendispersinya.
Contoh : koloid logam

Sifat hidrofob dan hidrofil dimanfaatkan dalam proses pencucian pakaian pada penggunaan detergen. Apabila kotoran yang menempel pada kain tidak mudah larut dalam air, misalnya lemak dan minyak.dengan bantuan sabun atau detergen maka minyak akan tertarik oleh detergen. Oleh karena detergen larut dalam air, akibatnya minyak dan lemak dapat tertarik dari kain.

Kemapuan detergen menarik lemak dan minyak disebabkan pada molekul detergen terdapat ujung-ujung liofil yang larut dalam air dan ujung liofob yang dapat menarik lemak dan minyak. Akibat adanya tarik-menarik tersebut , tegangan permukaan lemak dan minyak dengan kain menjadi turun dehingga lebih kuat tertarik oleh molekul-molekul air yang mengikat kuat detergen. 

Proses Penarikan lemak dan minyak oleh detergen

CARA PEMBUATAN KOLOID

1. Cara Kondensasi

         Dilakukan dengan cara menggabungkan atau mengumpulkan molekul atau ion dari larutan sejati menjadi partikel koloid

- Dapat dilakukan melalui : 

a. Reaksi Redoks

Reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi. Koloid yang terjadi merupakan hasil oksidasi atau reduksi.

Contoh:

1. Pembuatan sol belerang dari reaksi antara hidrogen sulfida (H2S) dengan beleran dioksida (SO2), yaitu dengan mengalirkan gas H2S ke dalam larutan SO2.

        2H2S(g) + SO2(aq) ------> 2H2O(l) + 3S(s)

2. Pembuatan Sol Emas

        AuCl3 (aq) + 3 FeSO4 (aq) -------> Au (s) + Fe2(SO4)3 (aq) + FeCl3 (aq)

b. Reaksi Hidrolisis

Hidrolisis adalah reaksi suatu zat dengan air. Reaksi ini umumnya digunakan untuk membuat koloid-koloid basa dari suatu garam yang dihidrolisis.

Contoh:

Pembuatan sol Fe(OH)3 dari hidrolisis FeCl3. Dengan cara memanaskan larutan FeCl3 (apabila ke dalam air mendidih ditambahkan larutan FeCl3 akan terbentuk sol Fe(OH)3.

        FeCl3(aq) + 3H2O → Fe(OH)3(s) + 3HCl(aq)

c. Reaksi Penggaraman

        AgNO3 (aq) + NaCl (aq) ----->  AgCl (s) + NaNO3 (aq)

d. Pertukaran ionReaksi 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 As2O3 dengan reaksi berikut.

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

2. Cara Dispersi

- Proses mengubah partikel kasar menjadi partikel koloid.

- Dilakukan melalui : 

a. Cara mekanik (penggerusan)

Butir-butir kasar diperkecil ukurannya dengan menggiling atau menggerus koloid sampai diperoleh tingkat kehalusan tertentu, kemudian diaduk dengan medium pendispersi.

Contoh:

Sol belerang dibuat dengan menggerus serbuk belerang bersama-sama suatu zat inert (seperti gula pasir) kemudian mencampur serbuk halus itu dengan air. 

b. cara peptisasi (penambahan ion sejenis dalam endapan)

Dengan cara memecah partikel-partikel besar menjadi partikel koloid, misalnya suspensi, gumpalan atau endapan dengan bantuan suatu zat pemeptisasi (pemecah).

Contoh:

* Agar-agar dipeptisasi oleh air, nitroselulaosa oleh aseton, karet oleh bensin, dan lainlain.

* Endapan NiS dipeptisasi oleh H2S dan endapan Al(OH)3 oleh AlCl3.

c. cara busur bredig (cara listrik)

Cara ini digunakan untuk membuat sol-sol logam. Logam yang akan dikoloidkan dijadikan elektrode yang dicelupkan ke dalam medium dispersi. Kemudian diberi arus listrik yang cukup kuat sehingga terjadi loncatan bunga api listrik di antara kedua ujungnya. 

Mula-mula atom-atom logam akan terlempar ke dalam air, kemudian atomatom tersebut mengalami kondensasi sehingga menjadi partikel koloid. Cara ini merupakan gabungan cara dispersi dan kondensasi.

d. Homogenisasi

Dengan menggunakan mesin homogenisasi.

Contoh:

– emulsi obat di pabrik obat dilakukan dengan proses homogenisasi.

– Pembuatan susu kental manis yang bebas kasein dilakukan dengan mencampurkan serbuk susu skim ke dalam air dengan menggunakan mesin homogenisasi.