SISTEM KOLOID
Sistem koloid
Sistem koloid
(selanjutnya disingkat "koloid" saja) merupakan suatu bentuk campuran
(sistem dispersi) dua atau
lebih zat yang bersifat homogen namun memiliki ukuran partikel terdispersi yang
cukup besar (1 - 100 nm), sehingga terkena efek Tyndall. Bersifat
homogen berarti partikel terdispersi tidak terpengaruh oleh gaya gravitasi
atau gaya lain
yang dikenakan kepadanya; sehingga tidak dijumpai 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 dpat dijumpai sehari-hari. Sitoplasma
dalam sel juga merupakan sistem koloid. Kimia koloid menjadi kajian
tersendiri dalam kimia
industri karena kepentingannya. Sistem koloid, yang terdiri dari koloid sol, emulsi,
dan buih
masing-masing mempunyai sifat-sifat tertentu.
Macam-macam koloid
Koloid memiliki bentuk bermacam-macam, tergantung dari fasa zat pendispersi
dan zat terdispersinya. Beberapa jenis koloid:
·
Aerosol yang memiliki zat pendispersi berupa gas. Aerosol
yang memiliki zat terdispersi cair disebut aerosol cair (contoh: kabut)
sedangkan yang memiliki zat terdispersi padat disebut aerosol padat (contoh:
asap).
·
Sol.
Sol merupakan jenis koloid
dimana fase terdispersinya merupakan zat padat. Berdasarkan medium pendispersinya, sol dapat dibagi
menjadi:
- Sol Padat yaitu : Sol di dalam medium pendispersi padat. Contohnya adalah paduan logam, gelas berwarna, dan intan hitam.
- Sol cair merupakan sol di dalam medium pendispersi cair. Contohnya adalah cat, tinta, tepung dalam air, tanah liat, dll.
- Sol Gas (Aerosol Padat). Sol gas merupakan sol di dalam medium pendispersi padat. Contohnya adalah debu di udara, asap pembakaran, dll.
·
Emulsi
Emulsi merupakan
jenis koloid dimana fase terdispersinya merupakan zat cair. Kemudian,
berdasarkan medium pendispersinya, emulsi dapat dibagi menjadi:
- Emulsi Gas (Aerosol Gas)
Emulsi gas
merupakan emulsi di dalam
medium pendispersi gas. Aerosol cair seperti hairspray dan baygon, dapat
membentuk system koloid dengan bantuan bahan pendorong seperti CFC. Selain itu
juga mempunyai sifat seperti sol liofob yaitu efek Tyndall, gerak Brown.
- Emulsi Cair
Emulsi cair merupakan emulsi di dalam medium pendispersi cair. Emulsi cair melibatkan campuran dua zat
cair yang tidak dapat saling melarutkan jika dicampurkan yaitu zat cair polar
dan zat cair non-polar. Biasanya salah satu zat cair ini adalah air dan zat lainnya seperti minyak.
Sifat emulsi cair
yang penting ialah:
a. Demulsifikasi
Kestabilan emulsi
cair dapat rusak akibat pemanasan, pendinginan, proses sentrifugasi, penambahan
elektrolit, dan perusakan zat pengelmusi.
b. Pengenceran
Emulsi dapat diencerkan dengan penambahan sejumlah
medium pendispersinya.
- Emulsi Padat atau Gel
Gel merupakan emulsi didalam medium pendispersi zat padat. Gel
dapat dianggap terbentuk akibat penggumpalan sebagian sol cair. Pada
penggumpalan ini, partikel-partikel sol akan bergabung membentuk suatu rantai
panjang. Rantai ini kemudian akan saling bertaut sehingga terbentuk suatu
struktur padatan di mana medium pendispersi cair terperangkap dalam lubung-lubang
struktur tersebut.
Berdasarkan sifat
keelastisitasnya, gel dapat dibagi menjadi:
1. Gel elastis
Gel
yang bersifat elastis, yaitu dapat
berubah bentuk jika diberi gaya
dan kembali ke bentuk awal jika gaya
ditiadakan. Contoh adalah sabun dan gelatin.
2.
Gel non-elastis
Gel
yang bersifat tidak elastis, artinya
tidak berubah jika diberi gaya.
Contoh adalah gel silika.
·
Buih :
Buih merupakan koloid dimana fase
terdispersinya merupakan gas. Kemudian, berdasarkan medium pendispersinya, buih
dapat dibagi menjadi:
1. Buih Cair (Buih)
koloid dengan fase terdispersi gas dan medium
pendispersi zat cair. Biasanya fase terdispersi gas berupa udara atau CO2.
Kestabilan buih diperoleh karena adanya zat pembuih (surfaktan). Zat ini
teradsorpsi ke daerah antar fase dan mengikat gelembung-gelembung gas sehingga
diperoleh kestabilan. Contohnya adalah buih yang dihasilkan alat pemadam
kebakaran dan kocokan putih telur.
Sifat-sifat
buih cair ialah:
1.
Buih Cair
Struktur
buih cair berubah dengan waktu karena drainase (pemisahan medium pendispersi)
akibat kerapatan fas dan zat cair yang jauh berbeda, rusaknya film antara dua
gelembung gas, dan ukuran gelembung gas menjadi lebih besar akibat
difusi. Struktur buih cair dapat berubah jika diberi gaya dari luar.
2. Buih Padat
Buih padat adalah
sistem koloid dengan fase terdispersi gas dan medium pendispersi zat padat.
Kestabilan buih padat diperoleh dari zat pembuih (surfaktan). Beberapa buih
padat yang kita kenal adalah roti, styrofoam, batu apung,dll.
Sebagai catatan,
tidak terdapat buih gas, dimana medium pendispersi dan fase terdispersi
sama-sama berupa gas. Hal itu karena campuran dari keduanya tergolong sebagai
larutan.
·
Gel
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 (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.
Efek tyndall ini ditemukan oleh John Tyndall (1820-1893), seorang ahli fisika Inggris.
Oleh karena itu sifat itu disebut efek tyndall.
·
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.
·
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). Contoh : (i) Koloid Fe(OH)3 bermuatan
positif karena permukaannya menyerap ion H+. (ii) Koloid As2S3
bermuatan negatif karena permukaannya menyerap ion S2.
Apabila
partikel-partikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka
pertikel-partikel zat cair atau gas tersebut akan terakumulasi pada permukaan
zat padat tersebut. Fenomena ini disebut adsorpsi. Beda halnya dengan absorpsi. Absorpsi
adalah fenomena menyerap semua partikel ke dalam sol padat bukan di atas
permukaannya, melainkan di dalam sol padat tersebut
Partikel koloid sol memiliki kemampuan
untuk mengadsorpsi partikel-partikel pada permukaannya, baik partikel netral atau bermuatan (kation
atau anion) karena mempunyai permukaan yang sangat luas.
·
Muatan koloid
Dikenal dua
macam koloid, yaitu koloid bermuatan positif dan koloid bermuatan negatif. Sifat koloid terpenting adalah muatan
partikel koloid. Semua partikel koloid pasti mempunyai muatan sejenis (positif
atau negatif). Oleh karena
muatannya sejenis, maka terdapat gaya tolak menolak antar partikel koloid. Hal
ini mengakibatkan partikel-partikel tersebut tidak mau bergabung sehingga
memberikan kestabilan pada sistem koloid. Namun demikian, system koloid secara
keseluruhan bersifat netral karena partikel-partikel koloid yang bermuatan ini
akan menarik ion-ion dengan muatan berlawanan dalam medium pendispersinya.
Berikut ini adalah penjelasannya:
a. Sumber Muatan Koloid Sol :
Partikel-partikel
koloid mendapat muatan listrik melalui dua cara, yaitu dengan proses adsorpsi
dan proses ionisasi gugus permukaan partikel. Proses adsorpsi ini merupakan peristiwa dimana partikel koloid menyerap
partikel bermuatan dari fase pendispersinya. Sehingga partikel koloid menjadi
bermuatan. Jenis muatannya tergantung pada jenis partikel bermuatan yang
diserap apakah anion atau kation.
Sebagai
contoh: partikel sol Fe(OH)3 (bermuatan positif) mempunyai kemampuan
untuk mengadsorpsi kation dari medium pendispersinya sehingga sol Fe(OH) 3
bermuatan positif, sedangkan partikel sol As2S3
(bermuatan negatif) mengadsorpsi anion dari medium pendispersinya sehingga
bermuatan negatif.
Partikel koloid sol tersebut tidak selalu mengadsorpsi ion
yang sama. Hal itu tergantung pada muatan yang berlebih dari medium
pendispersinya. Misalnya, jika sol AgCl terdapat pada medium pendispersi dengan
kation Ag+ berlebih, maka AgCl akan bermuatan positif. Sedangkan
jika AgCl terdapat pada medium pendispersi dengan anion Cl-
berlebih, maka sol AgCl akan bermuatan negatif.
b.
Kestabilan Koloid :
Partikel-partikel
koloid ialah bermuatan sejenis. Maka terjadi gaya tolak-menolak yang mencegah
partikel-partikel koloid bergabung dan mengendap akibat gaya gravitasi. Oleh
karena itu, selain gerak Brown, muatan koloid juga berperan
besar dalam menjaga kestabilan koloid.
c.
Lapisan Bermuatan Ganda :
Pada awalnya,
partikel-partikel koloid mempunyai muatan yang sejenis yang didapatkannya dari
ion yang diadsorpsi dari medium pendispersinya. Apabila dalam larutan
ditambahkan larutan yang berbeda muatan dengan system koloid, maka sistem
koloid itu akan menarik muatan yang berbeda tersebut sehingga membentuk lapisan
ganda. Lapisan pertama ialah lapisan padat di mana muatan partikel koloid
menarik ion-ion dengan muatan berlawanan dari medium pendispersi. Sedangkan
lapisan kedua berupa lapisan difusi dimana muatan dari medium pendispersi
terdifusi ke partikel koloid. Model lapisan berganda tersebut dijelaskan pada
lapisan ganda Stern. Adanya lapisan ini menyebabkan secara keseluruhan bersifat
netral.
·
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.
Jika partikel-partikel koloid tersebut bersifat netral,
maka akan terjadi penggumpalan dan pengendapan karena pengaruh gravitasi.
Proses penggumpalan dan pengendapan ini disebut koagulasi.
Penetralan
partikel koloid dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu :
1. Menggunakan prinsip elektroforesis
Proses
elektroforesis adalah pergerakan partikel-partikel koloid yang bermuatan ke
elektrode dengan muatan berlawanan. Ketika partikel ini mencapai elektrode,
maka system koloid akan kehilangan muatannya dan bersifat netral.
2. Penambahan koloid lain dengan muatan berlawanan
Ketika koloid
bermuatan positif dicampur dengan koloid bermuatan negatif, maka muatan
tersebut akan saling menghilang dan bersifat netral.
3. Penambahan elektrolit
Jika suatu
elektrolit ditambahkan pada system koloid, maka partikel koloid yang bermuatan
negatif akan mengasorpsi ion
positif (kation) dari elektrolit. Begitu juga sebaliknya, partikel positif akan
mengasorpsi ion negative (anion) dari elektrolit. Dari adsorpsi diatas, maka
terjadi proses koagulasi.
4. Pendidihan
Kenaikan suhu
sistem koloid menyebabkan jumlah tumbukan antara partikel-partikel sol dengan
molekul-molekul air bertambah banyak. Hal ini melepaskan elektrolit yang
teradsorpsi pada permukaan koloid. Akibatnya partikel tidak bermuatan.
·
Koloid pelindung
Koloid pelindung
ialah koloid yang mempunyai sifat dapat melindungi koloid lain dari proses
koagulasi. Sistem koloid di mana
partikel terdispersinya mempunyai daya adsorpsi relatif besar disebut koloid
liofil yang bersifat lebih stabil. Sedangkan jika partikel terdispersinya
mempunyai gaya absorpsi yang cukup kecil, maka disebut koloid liofob yang
bersifat kurang stabil. Yang berfungsi sebagai koloid pelindung ialah koloid
liofil.
Sol liofob/
hidrofob mudah terkoagulasi dengan sedikit penambahan elektrolit, tetapi menjadi
lebih stabil jika ditambahkan koloid pelindung yaiut koloid liofil. Berikut
ini penjelasan yang lebih lengkap mengenai koloid liofil dan liofob:
- Koloid liofil (suka cairan)
adalah koloid di mana terdapat gaya
tarik-menarik yang cukup besar
antara fase terdispersi
dan medium pendispersi. Contoh, disperse kanji, sabun, deterjen.
- Koloid liofob (tidak suka
cairan) adalah koloid di mana terdapat gaya
tarik-menarik yang lemah atau bahkan tidak ada sama sekali antar fase
terdispersi dan medium pendispersinya. Contoh, disperse emas, belerang dalam
air.
Sifat-Sifat
|
Sol Liofil
|
Sol Liofob
|
Pembuatan
|
Dapat dibuat
langsung dengan mencampurkan fase terdispersi dengan medium terdispersinya
|
Tidak dapat
dibuat hanya dengan mencampur fase terdispersi dan medium pendisperinya
|
Muatan
partikel
|
Mempunyai
muatan yang kecil atau tidak bermuatan
|
Memiliki
muatan positif atau negative
|
Adsorpsi
medium pendispersi
|
Partikel-partikel
sol liofil mengadsorpsi medium pendispersinya. Terdapat proses solvasi/
hidrasi, yaitu terbentuknya lapisan medium pendispersi yang teradsorpsi di
sekeliling partikel sehingga menyebabkan partikel sol liofil tidak saling
bergabung
|
Partikel-partikel
sol liofob tidak mengadsorpsi medium pendispersinya. Muatan partikel diperoleh
dari adsorpsi partikel-partikel ion yang bermuatan listrik
|
Viskositas
(kekentalan)
|
Viskositas sol
liofil > viskositas medium pendispersi
|
Viskositas sol
hidrofob hampir sama dengan viskositas medium pendispersi
|
Penggumpalan
|
Tidak mudah
menggumpal dengan penambahan elektrolit
|
Mudah
menggumpal dengan penambahan elektrolit karena mempunyai muatan.
|
Sifat
reversibel
|
Reversibel,
artinya fase terdispersi sol liofil dapat dipisahkan dengan koagulasi,
kemudian dapat diubah kembali menjadi sol dengan penambahan medium
pendispersinya.
|
Irreversibel
artinya sol liofob yang telah menggumpal tidak dapat diubah menjadi sol
|
Efek Tyndall
|
Memberikan
efek Tyndall yang lemah
|
Memberikan
efek Tyndall yang jelas
|
Migrasi dalam medan listrik
|
Dapat
bermigrasi ke anode, katode, atau tidak bermigrasi sama sekali
|
Akan bergerak
ke anode atau katode, tergantung jenis muatan partikel
|
·
Dialisis
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. Oleh karena partikel sol bermuatan listrik, maka partikel ini akan bergerak
dalam medan listrik. Pergerakan ini disebut elektroforesis.
Pembuatan Koloid Sol
Ada dua dasar metode pembuatan koloid sol, yaitu metode
kondensasi dan metode dispersi.
1. Metode Kondensasi
Metode di
mana partikel-partikel kecil larutan sejati bergabung membentuk
partikel-partikel berukuran koloid. Proses ini melibatkan penggabungan
partikel-partikel larutan (atom, ion). Hal ini dilakukan melalui beberapa
reaksi kimia, yaitu dekomposisi rangkap, hidrolisis, redoks, dan penggantian
pelarut.
- Metode kondensasi
i. Reaksi dekomposisi rangkap
- Sol As2S3 dibuat
dengan mengalirkan gas H2S perlahan melalui larutan As2O3
dingin sampai terbentuk sol As2S3 yang berwarna kuning
terang
As2O3 +
3 H2S As2S3 (koloid) + 3H2O
- Sol AgCl dibuat dengan mencampurkan larutan AgNO3
dan larutan HCl encer.
AgNO3 +
HCl
AgCl (koloid) + HNO3
ii.
Reaksi Hidrolis
- Sol Al(OH)3 dapat
diperoleh dari reaksi hidrolisis garam Al dalam air mendidih
AlCl3
+ 3H2O
Al(OH)3 (koloid)
+ 3HCl
- Sol Fe(OH)3 dapat diperoleh
dari rekasi hidrolisis garam Fe dalam air mendidih
FeCl3
+ 3H2O
Fe(OH)3
(koloid) + 3HCl
iii. Reaksi
redoks
Sol Au
daoat dibuat dengan mereduksi larutan garamnya menggunakan pereduksi organik
formaldehida HCHO.
2AuCl3 +
3HCHO + 3H2O 2Au (koloid) + 6HCl
+ 3HCOOH
iv. Penggantian pelarut
Belerang sukar larut dalam air, tetapi mudah larut dalam
alcohol seperti etanol. Jadi, untuk membuat sol belerang dengan medium
pendispersi air, belerang dilarutkan terlebih dahulu dalam etanol sampai jenuh.
Stelah iut, larutan belerang dalam etanol ini ditambahkan sedikit demi sedikit
ke dalam air sambil diaduk. Belerang akan menggumpal menjadi partikel koloid
akibat penurunan kelarutan belerang dalam air.
2.
Metode Dispersi
Metode di mana
partikel-partikel besar dipecah menjadi partikel-partikel berukuran koloid yang
kemudian didispersikan dalam medium pendispersinya. Caranya dapat berupa
cara mekanik maupun peptisasi
i. Mekanik
Pengertian dengan cara mekanik adalah penghalusan
partikel-partikel kasar zat padat dengan penggilingan untuk membentuk
partikel-partikel berukuran koloid. Alat yang digunakan disebut penggilingan
koloid.
Alat penggilingan koloid terdiri dari 2 pelat baja dengan
arah rotasi berlawanan. Partikel kasar akan dimasukkan ke ruang antara kedua
pelat tersebut dan selanjutnya digiling. Partikel berukuran koloid yang
terbuntuk kemudian didispersikan dalam medium pendispersinya untuk membuat
system koloid. Contoh koloid yang dibuat dalam proses ini ialah koloid grafit
untuk pelumas, tinta cetak, cat, dan sol belerang.
ii. Cara
peptisasi
Cara peptisasi adalah proses dispersinya endapan menjadi
system koloid dengan penambahan zat pemecah. Zat pemecah yang dimaksud adalah
elektrolit, terutama yang mengandung ion sejenis, atau pelarut tertentu.
Sebagai contoh: Jika pada endapan Fe(OH)3 ditambahkan elektrolit
FeCl3 (mempunyai ion Fe3+ yang sejenis) maka Fe(OH)3
maka Fe(OH)3 akan mengadsorpsi ion-ion Fe3+
tersebut. Sehingga, endapan menjadi bermuatan positif dan
memisahkan diri untuk membentuk partikel-partikel koloid.
Beberapa
contoh lain :
- Sol NiS dibuat dengan penambahan H2S
kedalam endapan NiS
- Sol AgCl dibuat dengan penambahan HCl ke dalam
endapan AgCl
- Sol
Al(OH)3 dibuat dengan penambahan AlCl3 ke dalam
endapan Al(OH)3
iii.
Cara busur Bredig
Cara busur Bredig digunakan untuk membuat sol logam seperti
Ag, Au, dan Pt. Alat yang digunakan dapat disimak pada gambar berikut. Logam
yang akan diubah menjadi partikel-partikel koloid digunakan sebagai elektrode.
Dua elektrode logam dicelupkan ke dalam medium pendispersi (air dingin)
sedemikian sehingga kedua ujungnya saling berdekatan. Kemudian kedua elektrode
diberi loncatan listrik. Panas yang timbul akan menyebabkan logam menguap.
Uapnya kemudian akan terkondensasi dalam medium pendispersi dingin. Hasil
kondensasi ini berupa partikel-partikel koloid.
0 komentar:
Posting Komentar