SISTEM KOLOID

    Pengertian sistem koloid

Sistem koloid merupakan suatu bentuk campuran (sistem dispersi) dua atau lebih zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang cukup besar (1 - 100 nm), Bersifat homogen berarti partikel terdispersi tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi atau gaya lain yang dikenakan kepadanya; sehingga tidak terjadi pengendapan, misalnya. Sifat homogen ini juga dimiliki oleh larutan, namun tidak dimiliki oleh campuran biasa (suspensi).

Koloid mudah dijumpai di mana-mana: susu, agar-agar, tinta, sampo, serta awan merupakan contoh-contoh koloid yang dapat dijumpai sehari-hari. Sitoplasma dalam sel juga merupakan sistem koloid. Kimia koloid menjadi kajian tersendiri dalam kimia industri karena kepentingannya.

    Jenis-jenis koloid

1. Aerosol

Aerosol adalah sistem koloid di mana partikel padat atau cair terdispersi dalam gas. Aerosol yang dapat kita saksikan di alam adalah kabut, awan, dan debu di udara. Dalam industri modern, banyak sediaan insektisida dan kosmetika yang diproduksi dalam bentuk aerosol, dan sering kita sebut sebagai obat semprot, Contohnya antara lain adalah hair spray, deodorant dan obat nyamuk.

2. Sol

Sol adalah sistem koloid di mana partikel padat terdispersi dalam cairan. Berdasarkan sifat adsorpsi dari partikel padat terhadap cairan pendispersi, kita mengenal dua macam sol;

a. Sol liofil, dimana partikel-partikel padat akan mengadsorpsi molekul cairan, sehingga terbentuk suatu selubung di sekeliling partikel padat itu. Liofil artinya “cinta cairan” (Bahasa Yunani; lio=cairan; philia=cinta). Sol liofil yang setengah padat disebut gel. Contoh gel antara lain selai dan gelatin.

b. Sol liofob, dimana partikel-partikel padat tidak mengadsorpsi molekul cairan. Liofib artinya “takut cairan” (phobia=takut).

Jika medium pendispersinya berupa air, kedua macam koloid di atas masing-masing disebut koloid hidrofil (cinta air) dan koloid liofob (takut air). Contoh koloid hidrofil adalah kanji, protein, lem, sabun, dan gelatin. Adapun contoh koloid hidrofob adalah sol-sol sulfide dan sol-sol logam.

3. Emulsi

Emulsi adalah suatu system koloid di mana zat terdispersi dan medium pendispersi sama-sama merupakan cairan. Agar terjadi suatu campuran koloid, harus ditambahkan zat pengemulsi (emulgator). Susu merupakan emulsi lemak dalam air, dengan kasein sebagai emulgatornya. Obat-obatan yang tidak larut dalam air banyak yang dibuat dan dipanaskan dalam bentuk emulsi. Contohnya emulsi minyak ikan. Emulsi yang dalam bentuk semipadat disebut krim.

4. Buih

Koloid buih adalah sistem koloid dari gas terdispersi dalam zat cair. Koloid buih terdiri dari 2 jenis, yaitu :

a.     Buih padat (gas-padat) adalah koloid dengan fase gas yang terdispersi dalam zat fase padat. Contoh koloid buih padat : Busa jok, batu apung, lava, dll.

b.     Buih cair ( gas-cair) adalah koloid dengan zat fase terdispersi dalam zat fase cair. Contoh koloid buih cair: krim kocok, busa sabun

Buih dapat dibuat dengan mengalirkan suatu gas ke dalam zat yang mengandung pembuih dan distabilkan oleh pembuih seperti sabun dan protein. Ketika buih tidak dikehendaki, maka buih dapat dipecah oleh zat-zat seperti eter, isoamil dan alkohol.

    Sifat-sifat Koloid

• 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, 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.

      ·   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). 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.

• Adsorpsi

Adsorpsi ialah peristiwa penyerapan partikel atau ion atau senyawa lain pada permukaan partikel koloid yang disebabkan oleh luasnya permukaan partikel. (Catatan : Adsorpsi harus dibedakan dengan absorpsi yang artinya penyerapan yang terjadi di dalam suatu partikel).

• Muatan koloid

Dikenal dua macam koloid, yaitu koloid bermuatan positif dan koloid bermuatan negatif.

• 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.

• Koloid pelindung

Koloid pelindung ialah koloid yang mempunyai sifat dapat melindungi koloid lain dari proses koagulasi.

• Dialisis

Dialisis ialah pemisahan koloid dari ion-ion pengganggu dengan cara ini disebut proses dialisis. Yaitu dengan 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.

• Elektroforesis

Elektroferesis ialah peristiwa pemisahan partikel koloid yang bermuatan dengan menggunakan arus listrik.

      Koloid dalam Kehidupan Sehari-Hari

Jenis koloid yang mencemari udara adalah koloid aerosol padat (berupa butiran/partikel padatan terdispersi dalam gas/udara). Pencemaran ini berasal dan asap kendaraan bermotor, industri, debu jalanan yang ditiup angin. Pencemaran ini dapat mengganggu daya pandang (visibilitas), gangguan kesehatan (mengganggu pernapasan). Selain itu juga dapat memengaruhi cuaca, dapat menimbulkan seringnya hujan, karena butiran ini merupakan salah satu komponen pembentuk awan.

Jenis koloid yang mencemari air adalah limbah yang berasal dari industri, seperti logam berat (misalnya logam Pb dan Hg), dan limbah yang berasal dan pemukiman, seperti limbah detergen.

Sedangkan jenis koloid yang mencemari tanah adalah limbah pertanian seperti pestisida dan pupuk.

  Proses Penjernihan Air

Air dapat dijernihkan berdasarkan sifat-sifat koloid, yaitu koagulasi dan absorpsi. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, proses koagulasi terjadi akibat tidak stabilnya sistem koloid; yang disebabkan penambahan zat elektrolit ke dalam sistem koloid tersebut. Sedangkan absorpsi adalah proses ketika permukaan koloid menyertakan zat lain. Air sungai atau air sumur yang keruh mungkin mengandung lumpur (sol tanah liat), zat-zat warna, detergen, pestisida, dan lain-lain.

Zat koagulasi yang ditambahkan pada proses penjernihan air adalah tawas, K₂SO₄ A1₂(SO₄)₃. Zat A1₂(SO₄)₃ dalam air akan terhidrolisis membentuk koloid A1(OH)₃ . Koloid Al(OH)₃ yang terbentuk akan mengabsorpsi, menggumpalkan, dan mengendapkan kotoran-kotoran dalam air keruh. Ion Al³⁺ dari koloid Al(OH)₃ akan menggumpalkan koloid tanah liat yang bermuatan negatif. Di samping itu, koloid Al(OH)₃ akan mengabsorpsi zat-zat seperti zat-zat warna, detergen, pestisida, dan lain-lain yang terdispersi dalam air keruh tersebut.

    Kegunaan Koloid Dalam kehidupan Manusia

Sistem koloid banyak digunakan pada kehidupan sehari-hari, terutama dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini disebabkan sifat karakteristik koloid yang penting, yaitu dapat digunakan untuk mencampur zat-zat yang tidak dapat saling melarutkan secara homogen dan bersifat stabil untuk produksi dalam skala besar.

Ada banyak penggunaan sistem koloid baik di dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam berbagai industri seperti industri kosmetik, makanan, farmasi dan sebagainya. Beberapa macam koloid tersebut antara lain;

Berikut ini adalah tabel aplikasi koloid:

Jenis industry	Contoh aplikasi
Industri makanan	Keju, mentega, susu, saus salad
Industri kosmetika dan perawatan tubuh	Krim, pasta gigi, sabun
Industri cat	Cat
Industri kebutuhan rumah tangga	Sabun, deterjen
Industri pertanian	Peptisida dan insektisida
Industri farmasi	Minyak ikan, pensilin untuk suntikan

Berikut ini adalah penjelasan mengenai 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

            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:

Al3+ + 3H2O à Al(OH)3 + 3H+

             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.

    Pembuatan Sistem Koloid

Jika kita atau sebuah industri akan memproduksi suatu produk berbentuk koloid, bahan bakunya adalah larutan (partikel berukuran kecil) atau suspensi (partikel berukuran besar). Didasarkan pada bahan bakunya, pembuatan koloid dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai berikut.

1. Kondensasi

Kondensasi adalah cara pembuatan koloid dari partikel kecil (larutan) menjadi partikel koloid. Proses kondensasi ini didasarkan atas reaksi kimia; yaitu melalui reaksi redoks, reaksi hidrolisis, dekomposisi rangkap, dan pergantian pelarut.

1) Reaksi Redoks

Contoh

a. Pembuatan sol belerang dari reaksi redoks antara gas H ₂ S dengan larutan SO ₂ .

Persamaan reaksinya: 2 H ₂ S _(g) + SO _{2 (aq)} →2 H ₂ O _(l) + 3 S _(s)

^{sol belerang}

b. Pembuatan sol emas dari larutan AuCl ₃ dengan larutan encer formalin (HCHO).

Persamaan reaksinya:

2 AuCl _3(aq) + 3 HCHO _(aq) + 3H ₂ O _(l) → 2 Au _(s) + 6HCl _(aq) + 3 HCOOH _(aq)

^{sol emas}

2) Reaksi Hidrolisis

Contoh, pembuatan sol Fe(OH) ₃ dengan penguraian garam FeCl ₃ Persamaan reaksinya adalah: mengunakan air mendidih.

FeCl _{3 (aq)} + 3 H ₂ O _(l) → Fe(OH) _{3 (s)} + 3 HCl _{( aq)}

sol Fe(OH) ₃

3) Reaksi Dekomposisi Rangkap

Contoh

a) Pembuatan sol As ₂ S ₃, dibuat dengan mengalirkan gas H ₂ S dan asam arsenit (H ₃ AsO ₃ ) yang encer.

Persamaan reaksinya: 2 H ₃ AsO _{3 (aq)} + 3 H ₂ S _(g) → As ₂ S _{3 (s)} + 6H ₂ O _(l)

sol As ₂ S ₃

b) Pembuatan sol AgCl dari larutan AgNO ₃ dengan larutan NaCl encer.

Persamaan reaksinya: AgNO _{3 (aq)} + NaC1 _(aq) → AgCl _(s) + NaNO _{3 (aq)}

Sol AgCl

4) Reaksi Pergantian Pelarut

Contoh, pembuatan sol belerang dari larutan belerang dalam alkohol ditambah dengan air. Persamaan reaksinya:

S _(aq) + alkohol + air → S (s) Larutan S sol belerang

2. Dispersi

Dispersi adalah pembuatan partikel koloid dari partikel kasar (suspensi). Pembuatan koloid dengan dispersi meliputi: cara mekanik, peptisasi, busur Bredig, dan ultrasonik.

1) Proses Mekanik

Proses mekanik adalah proses pembuatan koloid melalui penggerusan atau penggilingan (untuk zat padat) serta dengan pengadukan atau pengocokan (untuk zat cair). Setelah diperoleh partikel yang ukurannya sesuai dengan ukuran koloid, kemudian didispersikan ke dalam medium (pendispersinya). Contoh, pembuatan sol belerang.

2) Peptisasi

Peptisasi adalah cara pembuatan koloid dengan menggunakan zat kimia (zat elektrolit) untuk memecah partikel besar (kasar) menjadi partikel koloid. Contoh, proses pencernaan makanan dengan enzim dan pembuatan sol belerang dari endapan nikel sulfida, dengan mengalirkan gas asam sulfida.

3) Busur Bredig

Busur Bredig ialah alat pemecah zat padatan (logam) menjadi partikel koloid dengan menggunakan arus listrik tegangan tinggi. Caranya adalah dengan membuat logam, yang hendak dibuat solnya, menjadi dua kawat yang berfungsi sebagai elektrode yang dicelupkan ke dalam air; kemudian diberi loncatan listrik di antara kedua ujung kawat. Logam sebagian akan meluruh ke dalam air sehingga terbentuk sol logam. Contoh, pembuatan sol logam.

4) Suara Ultrasonik

Cara ini hampir sama dengan cara busur Bredig, yaitu sama-sama untuk pembuatan sol logam. Ka1au busur Bredig menggunakan arus listrik tegangan tinggi, maka cara ultrasonik menggunakan energi bunyi dengan frekuensi sangat tinggi, yaitu di atas 20.000 Hz.