E. Manfaat Penelitian
5. Hakikat Sistem Koloid a. Pengertian Sistem Koloid
Koloid merupakan campuran dua zat, yang terdiri dari fase terdispersi dan medium pendispersi. Fase terdispersi merupakan zat yang didispersikan, sedangkan medium pendispersi merupakan medium yang digunakan untuk mendispersikan. Partikel koloid mempunyai ukuran yang lebih besar daripada larutan dan lebih kecil daripada suspensi.
Pada tahun 1861, Thomas Graham, seorang ahli kimia bangsa Inggris melakukan percobaan untuk menguji perbedaan kemampuan aliran zat terlarut dengan menggunakan kantong perkamen, air, kristal
27
Aminuddin Rasyad, Teori Belajar dan Pembelajaran, h. 103-104 28
Oxtoby David W., dkk, Prinsip-prinsip Kimia Modern. ( Jakarta : Erlangga 2001) h. 4
gula, lem perekat, dan kanji. Mula-mula gula, lem perekat, dan kanji masing-masing dilarutkan ke dalam air. Kemudian larutannya dimasukkan ke dalam kantong perkamen ditutup rapat dan direndam dalam air. Dari percobaan ternyata molekul gula memiliki kemampuan untuk merembes ke luar menembus pori-pori perkamen sehingga ke luar dari kantong. Zat lain yang dicobakan oleh T. Graham adalah zat perekat dengan percobaan yang sama. Ternyata zat perekat tersebut sifatnya sama dengan sifat kanji, yaitu tidak mampu menembus membran perkamen. Berdasarkan hasil percobaan tersebut, Graham memberikan gagasan sebagai berikut.
1) Molekul gula dapat lolos dari membran perkamen, sedangkan kanji dan perekat tidak dapat lolos dari membran perkamen. Hal ini dimungkinkan karena ada perbedaan diameter molekul antara molekul kanji dengan molekul gula. Molekul kanji mempunyai diameter lebih besar dari diameter molekul gula.
2) Larutan gula yang berasal dari kristal gula dan semacamnya disebut larutan yang berdifusi cepat atau kristaloid, sedangkan zat perekat, kanji, dan susu, atau semacamnya yang bersifat lekat dan kental disebut koloid.
Pada perkembangan selanjutnya, penggolongan zat menjadi koloid dan kristaloid tidak dapat dipertahankan karena banyak koloid dapat dikristalkan dan kristaloid dapat dibuat menjadi koloid.
Pada tahun 1907, Otswald mengemukakan istilah sistem dispersi dan medium pendispersi. Sistem koloid terdiri dari fase terdispersi dengan ukuran tertentu dalam medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut medium pendispersi. Analogi dalam larutan, fase terdispesi adalah zat terlarut sedangkan medium pendispersi adalah zat pelarut. Pada contoh campuran susu dan air, fase terdispersi adalah partikel susu dan medium pendispersinya adalah air.
Seorang kimiawan Jerman bernama Richard Zsigmondy, pada tahun 1912 mendesain mikroskop ultra untuk mengamati partikel-pertikel terlarut termasuk partikel koloid. Dari pengamatannya tersebut ternyata partikel koloid mempunyai diameter molekul 10-7 cm – 10-5 cm. Mengapa harus menggunakan mikroskop ultra? Karena hanya partikel yang ukuran diameternya lebih besar dari 10-5 cm yang dapat dilihat dengan mikroskop biasa. Perbandingan sifat antara larutan, koloid, dan suspensi.
Tabel 2.3 Perbedaan antara Larutan, Koloid dan Suspensi
No
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering menemukan zat yang tergolong larutan, koloid dan suspensi.
Larutan Koloid Suspensi
1 Ukuran partikel kurang dari 10-7 cm Ukuran partikel antara 10-7 cm- 10-5 cm Ukuran partikel lebih besar dari 10-5 cm
2
Homogen
Antara homogen dan
heterogen Heterogen
3 Satu fase Dua fase Dua fase
4 Jernih Keruh Keruh
5 Tidak memisah jika didiamkan
Tidak memisah jika didiamkan Memisah jika didiamkan 6 Tidak dapat disaring dengan saringan biasa
Tidak dapat disaring dengan saringan biasa Dapat disaring dengan saringan biasa 7 Tidak dapat disaring dengan membran perkamen Dapat disaring dengan membran perkamen Dapat disaring dengan membran perkamen 8
Ion, molekul kecil
Molekul besar,
partikel Partikel besar
Contoh : larutan gula, larutan garam dapur, larutan cuka, larutan alkohol, dan udara.
Contoh koloid : susu, santan, busa sabun, salad krim, margarin, lateks, dan asap.
Contoh suspensi : air sungai yang keruh, tanah liat dengan air, pasir dengan air, dan air kapur.
b. Jenis Koloid
Seperti yang telah diketahui bahwa wujud (fase) benda terdiri dari padat, cair dan gas. Tiap wujud tersebut dapat menjadi medium pendispersi ataupun fase terdispersi, kecuali untuk gas. Gas sebagai fase terdispersi pada medium pendispersi gas tidak membentuk koloid. Gas dengan gas merupakan campuran yang homogen. Berdasarkan hal tersebut, sistem koloid dapat dibagi menjadi beberapa jenis, seperti yang tercantum dalam tabel 2.4
Tabel 2.4 Beberapa Jenis Dispersi Koloid
No
Fase terdispersi
Medium
Pendispersi Fase Koloid
Nama
Koloid Contoh
1 Gas Cair Cair Busa/buih
Busa Sabun
2 Gas Padat Padat
Busa padat
Karet Busa
3 Cair Gas Gas
Aerosol
cair Embun
4 Cair Cair Cair Emulsi Susu
5 Cair Padat Padat
Emulsi
Padat Mentega
6 Padat Gas Gas
Aerosol
Padat Asap
7 Padat Cair Cair Sol Cat
8 Padat Padat Padat Sol Padat
Paduan Logam Sumber : Chemistry, The Central Science
Berdasarkan tabel 2.4 yang perlu kita ingat adalah
1) Emulsi : Sistem koloid yang fase terdispersi berupa zat cair dan medium pendispersinya berupa zat cair. Bila medium pendispersinya berupa zat padat dikenal dengan emulsi padat.
2) Sol : Sistem koloid yang fase terdispersinya berupa zat padat dan medium pendispersinya berupa zat cair. Bila medium pendispersinya berupa zat padat, disebut sol padat.
3) Busa : Sistem koloid yang fase terdispersinya berupa zat padat dan medium pendispersinya berupa zat cair. Bila medium pendispersinya berupa zat padat, disebut busa padat
4) Aerosol : Sistem koloid yang medium pendispersinya berupa gas, sedangkan fase terdispersinya berupa zat cair atau zat padat.
c. Koloid Dalam Industri
Dalam kenyataannya, banyak produk industri yang diperlukan dalam kehidupan sekarang ini berupa koloid, baik sebagai bahan makanan, bahan bangunan, maupun produk-produk lain. Contoh sistem koloid yang berupa bahan makanan, yaitu susu, mayones, margarin, krim salad, dan jeli. Dalam industri bangunan, misalnya cat tembok, cat kayu, cat besi, lem besi, lem kaca, lem kayu, dan lem plastik. Dalam industri farmasi, contohnya kapsul dari gelatin dan emulsi obat-obatan yang distabilisasi dengan protein.
Mengapa sistem koloid digunakan dalam produk industri? Salah satu ciri khas koloid, yaitu partikel padat dari suatu zat dapat tersuspensi dalam zat lain, terutama dalam bentuk cairan. Hal ini merupakan dasar dari berbagai hasil industri yang dibutuhkan manusia.
Penggunaan koloid juga dapat menghasilkan campuran hasil industri tanpa saling melarutkan secara homogen. Di samping itu juga bersifat stabil, sehingga dapat digunakan dalam waktu yang relatif lama. Koloid yang dapat menstabilkan hasil industri ini dinamakan koloid pelindung. Misalnya es krim yang ditambah gelatin. Adanya gelatin dalam es krim menyebabkan es krim tidak cepat meleleh.
d. Sifat-sifat Koloid 1) Efek Tyndall
Pada umumnya sistem koloid tampak agak keruh, atau berupa gumpalan seperti agar-agar atau lem kanji. Tetapi selain itu ada juga koloid yang bening transparan seperti sol dari senyawa As2S3 yang
sehingga sulit membedakan antara koloid yang seperti itu dengan larutan.
Suatu sifat khas yang membedakan sistem koloid dengan larutan adalah dengan percobaan tyndall. Bila suatu larutan (larutan sejati) disinari dengan seberkas sinar tampak maka berkas sinar tadi akan diserap dan hanya sebagian kecil yang dipancarkan. Bila seberkas sinar dilewatkan pada sistem koloid maka sinar tersebut akan dihamburkan oleh partikel koloid, sehingga sinar yang melalui sistem koloid akan teramati berupa jalur cahaya. Sifat khas koloid yang dapat menghamburkan berkas cahaya, dikenal dengan nama efek Tyndall. Selain pada koloid jenis sol, efek Tyndall juga dapat dilihat pada koloid jenis aerosol.
Dalam kejadian sehari-hari, efek Tyndall dapat kita lihat dalam peristiwa berikut.
a) Cahaya matahari jelas sekali berkasnya di sela-sela pohon yang sekitarnya berkabut. Juga berkas cahaya matahari tampak jelas di sela-sela dinding dapur yang banyak asapnya.
b) Berkas cahaya proyektor tampak jelas di gedung bioskop yang banyak asap rokoknya.
c) Sorot cahaya mobil berkasnya tampak jelas pada daerah yang berkabut.
2) Gerak Brown
Partikel koloid dapat bergerak lurus tetapi arahnya tidak menentu (gerak zig-zag). Penemu gerakan partikel koloid seperti itu adalah Robert Brown dan gerak zig-zag partikel koloid hanya dapat diamati dengan mikroskop ultra. Gerak Brown itu disebabkan adanya tumbukan dari partikel medium pendispersi pada partikel koloid yang terdispersi.
Bila partikel dari sistem koloid dilihat dengan mikroskop, akan tampak senantiasa partikel-pertikel koloid bergerak lurus, tetapi arahnya tidak menentu.
3)Adsorpsi
Partikel koloid dapat mengadsorpsi ion atau muatan listrik. Adsorpsi adalah proses penyerapan di permukaan. Partikel koloid dari Fe(OH)3, bermuatan positif dalam air, karena mengadsorpsi ion positif, sedangkan partikel koloid As2S3 dalam air bermuatan negatif karena mengadsorpsi ion negatif. Proses penyerapan di permukaan partikel koloid disebut adsorpsi koloid.
Sifat adsorpsi partikel koloid ini sangat penting karena berdasarkan sifat tersebut banyak manfaat yang dapat dilakukan dalam kehidupan sehari-hari.
4) Elektroforesis
Untuk membuktikan bahwa partikel koloid bermuatan, dapat dilakukan melalui percobaan elektroforesis. Dalam percobaan dicampurkan koloid dari Fe(OH)3 yang berwarna merah dan koloid
As2S3 yang berwarna kuning, campuran dari sistem koloid tadi
dimasukkan dalam alat elektroforesis.
Kutub positif (+) dan kutub (-) dihubungkan dengan arus listrik searah. Dari percobaan yang telah dilakukan, ternyata daerah kutub (+) menjadi berwarna kuning dan daerah kutub (-) menjadi berwarna merah. Dari hasil pengamatan tersebut dapat dinyatakan bahwa koloid As2S3 bermuatan negatif karena ditarik oleh elektrode positif dan koloid Fe(OH)3 bermuatan positif karena ditarik oleh elektrode negatif. Jadi, elektroforesis adalah suatu cara untuk menunjukkan bahwa partikel koloid dapat bermuatan. Sifat elektroforesis ini dilihat pada koloid jenis sol.
5) Koagulasi
Penggumpalan partikel koloid disebut koagulasi. Dispersi koloid biasanya mengadsorpsi ion yang sejenis. Oleh karena itu, diperlukan konsentrasi tertentu larutan elektrolit bermuatan lawan, yang akan menetralkan muatan koloid sehingga partikel koloid dapat bergabung menjadi partikel besar. Bila larutan elektrolit tersebut mencukupi
maka elektrolit tersebut akan menggumpalkan koloid. Penggumpalan partikel koloid dapat dilakukan secara mekanis, fisis, dan kimia.
a) Mekanis : Menggumpalkan koloid dengan pemanasan, pengadukan, dan pendinginan. Proses ini akan mengurangi jumlah air atau ion di sekeliling koloid sehingga koloid akan mengendap.
Misalnya: Bila larutan dari protein yang merupakan sistem koloid dipanaskan maka protein akan menggumpal.
b) Fisis : Contoh penggumpalan koloid cara fisis adalah penggunaan alat cottrel. Asap atau debu dari cerobong pabrik dapat digumpalkan dengan alat listrik atau cottrel. Alat cottrel biasanya dipakai pada cerobong asap industri-industri besar, untuk menggumpalkan asap dan debu sebagai partikel koloid. Hal itu bertujuan untuk mengurangi pencemaran asap dan debu yang berbahaya.
c) Kimia : Cara ini dilakukan dengan menambahkan zat elektrolit bermuatan lawan ke dalam koloid sehingga koloid akan menggumpal.
6) Koloid Pelindung
Koloid pelindung merupakan sifat koloid yang dapat melindungi koloid lain. Koloid pelindung pada emulsi dinamakan emulgator. Ada beberapa koloid yang tidak mengalami penggumpalan jika ditambahkan suatu koloid lain. Koloid yang dapat memberikan efek kestabilan disebut koloid pelindung. Koloid pelindung membentuk lapisan di sekeliling partikel koloid, sehingga melindungi muatan partikel koloid tersebut.
e. Dialisis
Pembuatan suatu koloid, misal pembuatan sol Fe(OH)3 dari
pelarutan kristal FeCl3, akan mengalami proses hidrolisis, sehingga sol
ion-ion tersebut dapat menyebabkan penggumpalan sol Fe(OH)3. Oleh karena itu, ion-ion tersebut perlu dihilangkan, atau dengan kata lain koloid itu perlu dimurnikan. Pemurnian koloid disebut dialisis.
f. Koloid Liofil dan Koloid Liofob
Koloid yang medium pendispersinya zat cair disebut sol dan dibedakan menjadi koloid liofil dan liofob. Hal ini didasarkan atas sifat tarikan antara partikel pendispersi dengan partikel terdispersi. Liofil artinya suka pada cairan dan liofob artinya tidak suka (takut) pada cairan. Jika medium pendispersi menggunakan air maka koloid merupakan sol yang dapat digolongkan menjadi koloid hidrofil dan koloid hidrofob.29
