SISTEM
DISPERSI KOLOID
Tujuan
Untuk mengamati dan membedakan koloid dari tampilan
fisik serta beberapa sifatnya secara umum.
Tinjauan
Teoritis
Sistem koloid adalah suatu bentuk campuran yang
keadaannya terletak antara larutan dan suspensi ( larutan kasar ). Sistem
koloid ini mempunyai sifat-sifat khas yang berbeda dari sifat larutan ataupun
suspensi. Keadaan koloid bukan ciri dari zat tertentu karena semua zat, baik
padat, cair maupun gas, dapat dapat dibuat dalam keadaan koloid. Karena
kebanyakan zat dapat berada dalam keadaan koloid, semua cabang ilmu kimia
berkepentingan dengan kimia koloid dalam satu atau lain cara. Semua jaringan
hidup berdifat koloidal.
Banyak reaksi kimia yang kompleks yang perlu untuk
kehidupan, harus ditafsirkan secara kimia koloid. Bagian kerak bumi yang
dikatakan sebagai tanah yang bias dicangkul terdiri dari bagian-bagian yang
bersifat koloid, oleh karena itu ilmu tanah harus mencakup penerapan
kimia kolois pada tanah. Dalam industri, ilmu koloid penting dalam industri cat,
keramik, plastic, tekstil, kertas, dan film foto, lem, tinta, semen, karet,
kulit, bumbu selada, mentega, kkeju dan makanan lain, pelumas, sabun, obat
semprot pertanian dan insektisida, detergen, gel dan selai, perekat dan
sejumlah besar produk lainnya.proses seperti memutihkan, menghilangkan bau,
menyamak, mewarnai dan pemurnian serta pengapungan bahan galian, melibatkan
adsorpsi pada permukaan materi koloid dan karena itu berkepentingan
dengan kimia koloid. Oleh karena itu sangat penting dilakukannya praktikum
mengenai sistem koloid ini mengingat begitu banyak kegunaannya serta begitu
erat dengan hidup dan kehidupan kita sehari-hari.
Thomas Graham banyak mempelajari tentang kecepatan
difusi (gerak) partikel materi sehingga ia dapat merumuskan hukum tentang
difusi. Dengan pengamatannya, ternyata gerakan partikel zat dalam larutan ada
yang cepat dan lambat. Umumnya yang berdifusi cepat adalah zat yang berupa
kristal sehingga disebut kristaloid, contohnya NaCl dalam air. Tetapi istilah
ini tidak popular, karena ada zat yang bukan kristal berdifusi lebih cepat
contohnya NaCl dalam H2SO4 yang lambat berdifusi
disebabkan oleh partikelnya mempunyai daya tarik (perekat) satu sama lain.
Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita jumpai zat yang sukar digolongkan sebagai
zat padat, zat cair, atau zat gas. Zat-zat ini dalam ilmu dinamakan koloid.
Contohnya antara lain susu, tinta, cat, sabun, kanji, minyak rambut, bahkan
udara berdebu termasuk system koloid.
Koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya
terletak antara larutan dan campuran kasar. Meskipun secara makrokopis koloid
tampak homogen, tetapi koloid digolongkan ke dalam campuran heterogen. Campuran
koloid pada umumnya bersifat stabl dan tidak dapat disaring. Ukuran partikel
koloid terletak antara 1 nm – 100 nm. Sistem koloid terdiri atas terdispersi
dengan ukuran tertentu dalam medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut
fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut
medium dispersi. Fase terdispersi bersifat diskontinu ( terputus-putus ),
sedangkan medium dispersi bersifat kontinu. ( Keenan, 1984 ). Dalam campuran
homogen dan stabil yang disebut larutan, molekul, atom, ataupun ion disebarkan
dalam suatu zat kedua. Dengan cara yang agak mirip, materi koloid dapat dihamburkan
atau disebarkan dalam suatu medium sinambung, sehingga dihasilkan suatu
disperse ( sebaran ) koloid atau sistem koloid. Selai, mayones, tinta cina,
susu dan kabut merupakan contoh yang dikenal. Dalam sistem-sistem semacam itu,
partikel koloid dirujuk sebagai zat terdispersi.
Alat
Dan Bahan
Alat:
§ Lampu
senter
§ Gelas
kimia
§ Spatula
§ Pengaduk
§ Kertas
saring (tisu)
Bahan:
·
Gula pasir
·
Susu instan
·
Pasir
Prosedur
Kerja
1. Menyiapkan
tiga gelas kimia dan isilah dengan air 200 ml.
2. Melarutkan
satu spatula gula pasir ke dalam gelas kimia-1, satu spatula susu instan ke
dalam gelas kimia-2, dan satu spatula pasir ke dalam gelas kimia-3.
3. Menyorot
masing-masing gelas kimia dengan senter.
4. Mengamati
jalanya sinar pada masing-masing larutan.
5. Mencatat
hasil pengamatan sebelum larutan disaring.
6. Menyaring
masing-masing larutan dengan kertas saring, dan menampung hasil penyaringan.
7. Mengamati
adakah residu yang tertinggal di kertas saring dan filtrate hasil penyaringan.
Hasil
Pengamatan
Sistem Dispersi
|
Sebelum Disaring ( kekeruhan, kestabilan)
|
Sesudah Disaring (kekeruhan dan jalannya sinar)
|
Penyaringan (ada tidaknya residu, kondisi
filtrat)
|
Kestabilan (mudah mengendap atau tidak)
|
|
Larutan ( air + gula)
|
Tidak keruh stabil/ netral
|
Jernih cahaya
beraturan
|
Tidak ada residu jernih
|
Tidak mengendap
|
|
Larutan ( air + susu)
|
Keruh tidak tembus cahaya
|
Keruh cahaya
tidak tembus
|
Ada residu
|
Mengendap
|
|
Larutan ( air + pasir)
|
Keruh netral
|
Tembus jernih
|
Ada residu
|
Mengendap
|
|
Pembahasan
Suatu
larutan koloid fase-fasenya tidak dapat dipisahkan dengan penyaringan biasa
atau dengan dibiarkan mengendap, susah untuk mengambil suatu batasan dari
sistem koloid. Pengertian koloid sendiri adalah campuran dua atau lebih zat
yang salah satu fasenya tersuspensi sebagai sejumlah besar partikel yang sangat
kecil dalam fase kedua. Zat yang terdispersi dan medium penyangganya dapat
berupa kombinasi gas, cairan atau padatan.
Sistem
koloid sebagai satu gejala dan bentuk fisik suatu materi. Sistem koloid atau
zat yang terpecah halusdidalam suatu medium atau pelarut disebut zat
terdispersi, sedangkan pelarutya disebut zat pendispersi atau medium
pendispersi. Ada 3 sistem koloid berdasarkan fase terdispersi atau medium
pendispersi :
1.
Sistem Dispersi Molekuler ( Sistem
larutan / larutan sejati )
Adalah
partikel – partikel zat yang didispersikan lebih kecil dari 1 milimikron.
2.
Sistem Dispersi Halus
Adalah
partikel – partikel zat yang didispersikan berukuran antara 1
sampai dengan 100 milimikron.
3.
Sistem Dispersi Kasar ( Suspense )
Adalah
partikel – partikel zat yang didispersikan lebih besar dari100 milimikron.
1. Macam-macam koloid
Koloid memiliki bentuk
bermacam-macam, tergantung dari fase 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 dan awan) sedangkan yang memiliki zat terdispersi padat disebut aerosol padat (contoh: asap dan debu dalam udara).
- Sol Sistem koloid dari partikel padat yang terdispersi dalam zat cair. (Contoh: Air sungai, sol sabun, sol detergen dan tinta).
- Emulsi Sistem koloid dari zat cair yang terdispersi dalam zat cair lain, namun kedua zat cair itu tidak saling melarutkan. (Contoh: santan, susu, mayonaise, dan minyak ikan).
- Buih Sistem Koloid dari gas yang terdispersi dalam zat cair. (Contoh: pada pengolahan bijih logam, alat pemadam kebakaran, kosmetik dan lainnya).
- Gel sistem koloid kaku atau setengah padat dan setengah cair. (Contoh: agar-agar, Lem).
2. 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.
- 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.
- 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
Sifat karakteristik
kolid yang penting, yaitu sangat bermanfaat untuk mencampur zat-zat yang tidak
dapat saling melarutkan secara homogen dan bersifat stabil untuk produksi skala
besar. Oleh karena sifat tersebut, sistem koloid menjadi banyak kita jumpai
dalam industri (aplikasi kolid untuk produksi cukup luas). Tetapi selain
industri, sistem koloid juga banyak dapat kita jumpai dsalam kehidupan kita
sehari-hari, contohnya saja di alam, kedokteran, pertanian, dan sebagai
berikut:
1. Penggumpalan darah
Darah mengandung sejumlah kolid protein yangbermuatan negative. Jika terdapat luka kecil, maka luka tersebut dapat doibati dengan pensil stiptik atau tawas yang mengandung ion-ion Al+3 dan Fe+3, dimana ion-ion tersebut akan membantu menetralkan muatan-muatan partikel koloid protein danmembnatu penggumpalan darah.
2. 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.
3. 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.
4. Pemutihan gula
Dengan melarutkan gula ke dalam air, kemudian larutan dialirkan melalui sistem koloid tanah diatomae atau karbon, partikel-partikel koloid kemudian akan mengadsorbsi zat warna tersebut. Sehingga gula tebu yang masih berwarna dapat diputihkan.
1. Penggumpalan darah
Darah mengandung sejumlah kolid protein yangbermuatan negative. Jika terdapat luka kecil, maka luka tersebut dapat doibati dengan pensil stiptik atau tawas yang mengandung ion-ion Al+3 dan Fe+3, dimana ion-ion tersebut akan membantu menetralkan muatan-muatan partikel koloid protein danmembnatu penggumpalan darah.
2. 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.
3. 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.
4. Pemutihan gula
Dengan melarutkan gula ke dalam air, kemudian larutan dialirkan melalui sistem koloid tanah diatomae atau karbon, partikel-partikel koloid kemudian akan mengadsorbsi zat warna tersebut. Sehingga gula tebu yang masih berwarna dapat diputihkan.
Penerapan
Konsep Sistem Koloid dalam Dunia Industri
Koloid merupakan
satu-satunya bentuk campuran bukan larutan yang komposisinya (susunannya)
merata dan stabil (tidak memisah jika didiamkan). Dari contoh-contoh koloid
yang telah disebutkan, kita dapat melihat kecenderungan industri membuat
produknya dalam bentuk koloid. Misalnya, industri kosmetik, industri makanan,
industri farmasi, dan lain-lain. Mengapa harus koloid? Hal ini dilakukan karena
koloid merupakan satu-satunya cara untuk menyajikan suatu campuran dari zat-zat
yang tidak saling melarutkan secara "homogen" dan stabil (pada
tingkat mikroskopis). Cat, sebagai contoh, mengandung pigmen yang tidak larut
dalam air atau medium cat, tetapi dengan sistem koloid dapat dibuat suatu
campuran yang "homogen" (merata) dan stabil. Koloid juga sangat
diperlukan dalam industri cat, keramik, plastik, tekstil, kertas, karet, lem,
semen, tinta, kulit, film foto, bumbu selada, mentega, keju, makanan,
kosmetika, pelumas, sabun, obat semprot insektisida, detergen, selai, gel,
perekat, dan sejumlah besar produk-produk industri lainnya.
Berbagai jenis sistem koloid diterapkan di dalam dunia industri, yaitu sebagai berikut:
1. Industri kosmetika
Bahan kosmetika seperti foundation, finishing cream dan deodorant berbentuk koloid dan umumnya sebagai emulsi.
2. Industri tekstil
Pada proses pencelupan bahan (untuk pewarnaan) yang kurang baik daya serapnya terhadap zat warna dapat menggunakan zat warna koloid karena memiliki daya serap yang tinggi sehingga melekat pada tekstil.
3. Industri sabun dan deterjen
Sabun dan deterjen merupakan emulgator untuk membentuk emulsi antara kotoran (minyak) dengan air.
4. Cotrell Pabrik Industri
Untuk mengurangi polusi udara yang disebabkan oleh pabrik-pabrik, digunakan suatu alat yang disebut cotrell. Alat ini berfungsi untuk menyerap partikel-partikel koloid yang terdapat dalam gas buangan yang keluar dari cerobong asap pabrik.
5. 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 (Al2(SO4)3). Ion Al3+ yang terdapat pada tawas tersebut akan terhidroslisis membentuk partikel koloid Al(OH)3 yang bermuatan positif melalui reaksi:
Al3+ + 3H2O (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:
6. 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.
Berbagai jenis sistem koloid diterapkan di dalam dunia industri, yaitu sebagai berikut:
1. Industri kosmetika
Bahan kosmetika seperti foundation, finishing cream dan deodorant berbentuk koloid dan umumnya sebagai emulsi.
2. Industri tekstil
Pada proses pencelupan bahan (untuk pewarnaan) yang kurang baik daya serapnya terhadap zat warna dapat menggunakan zat warna koloid karena memiliki daya serap yang tinggi sehingga melekat pada tekstil.
3. Industri sabun dan deterjen
Sabun dan deterjen merupakan emulgator untuk membentuk emulsi antara kotoran (minyak) dengan air.
4. Cotrell Pabrik Industri
Untuk mengurangi polusi udara yang disebabkan oleh pabrik-pabrik, digunakan suatu alat yang disebut cotrell. Alat ini berfungsi untuk menyerap partikel-partikel koloid yang terdapat dalam gas buangan yang keluar dari cerobong asap pabrik.
5. 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 (Al2(SO4)3). Ion Al3+ yang terdapat pada tawas tersebut akan terhidroslisis membentuk partikel koloid Al(OH)3 yang bermuatan positif melalui reaksi:
Al3+ + 3H2O (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:
6. 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.
Kesimpulan
§ Larutan
merupakan sistem dispersi yang ukuran partikelnya sangat kecil. Oleh karena itu
larutan gula termasuk stabil, karena partikel zat terdispersi dengan medium
pendispersinya hampir sama.
§ Koloid
merupakan sistem dispersi yang ukuran partikelnya lebih besar dari pada
larutan, tetapi lebih kecil dari suspensi. Maka, larutan susu termasuk ke dalam
koloid. Karena koloid dapat terpisah bila didiamkan dalam waktu yang relatif
lamameskipun tidak semuanya.
§ Suspensi
merupakan sisitem dispersi dimana partikel yang berukuran relatif besar
tersebar merata didalam medium pendispersinya. Maka, larutan pasir termasuk
kedalam suspensi. Karena, sistem dispersinya tidak stabil, sehingga bila diaduk
terus-menerus akan mengendap akibat gaya gravitasi bumi.
Saran
1.
Pada
saat melakukan praktikum, sebaiknya para siswa lebih fokus terhadap materi yang
akan dipraktekkan.
2. Seharusnya
siswa/i pada setiap kelompok harus bekerja sama dalam pelaksanaan praktikum,
agar mudah menentukan hasil praktikum.
3. Sebaiknya
jangan mudah menyimpulkan suatu penelitian, harus benar-benar diteliti terlebih
dahulu.
4. Pada
saat melakukan praktikum harus lebih tertib, dan tidak ribut.
Daftar
Pustaka
Sudarmo, Unggul M.Pd. 2006. KIMIA 2 SMA dan MA untuk kelas XI. Phieta, Jakarta.