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 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