MUDUL6KOLOID DAN LARUTAN

Pada bagian ini akan dibahas sifat fisik dari campuran beberapa zat yaitu padat, cair dan

larutan. Kenyataan dalam kehidupan sehari-hari atau di laboratorium jarang ditemukan zat

murni. Biasanya zat kimia yang kita jumpai selalu dalam bentuk campuran.

Sifat fisik dari campuran sering berbeda dengan komponen murninya. Dari sifat ini kita

ambil keuntungan untuk berbagai maksud yang praktis. Misalnya baja adalah campuran

dari besi dengan berbagai unsur seperti karbon dan logam lainnya. Dengan mencampur

zat ini dalam perbandingan yang terkontrol, hasil akhirnya mempunyai sifat seperti

kekerasan dan kekuatan yang sangat berbeda dari besi sendiri.

Dalarn bagian akan dipelajari sifat fisik dari campuran. Kita mulai dengan memeriksa

berbagai macam campuran yang dapat terbentuk dan apa pengaruh dari ukuran

partikel pada sifat campuran. Salah satu macam campuran biasa yang istimewa

adalah larutan dan telah kita bicarakan pentingnya larutan sebagai media untuk

melakukan reaksi kimia. Pada Bab ini akan digunakan waktu lebih banyak untuk mem-

pelajari aspek lain dari larutan yaitu pengaruh dari solut terhadap sifat-fisik larutan.

Banyak dari fenomena ini berguna pads pemakaian di laboratorium, seperti dalam

menentukan massa molekul. Banyak juga digunakan dalam persoalan pekerjaan yang

praktis misalnya dalam pengilangan minyak mentah dan destilasi air laut menjadi air

tawar.

S u s p e n s i , K o l o i d , d a n L a r u t a n

Zat dapat digolongkan sebagai zat mumi atau campuran. Zat mumi termasuk unsur dan

senya- wa yang terbentuk dari unsur tersebut. Ciri khan dari zat murni adalah

komposisinya yang tetap. Semua sampel dari air murni misalnya, terdiri dari dua unsur,

hidrogen dan oksigen dengan perbandingan 1 gram hidrogen untuk s&iap 8 gram oksigen.

Keistimewaan dari campuran adalah komposisinya yang berbeda-beda. Keragaman

serta kompleksnya suatu campuran dapat terjadi dari berbagai jumlah komponen dengan

perbandingan massa yang berbeda-beda.

Salah satu prinsip yang membedakan bentuk satu campuran dengan campuran lainnya

adalah ukuran dari partikelnya. Berdasarkan hal ini, campuran dibagi dalam tiga bentuk

umum yaitu: suspensi, koloid dan larutan.

Suspensi

Dalam suatu suspensi, paling sedikit satu komponen yang secara relatif mempunyai

partikel besar akan Baling tersebar dengan komponen lainnya. Contohnya pasir yang

halus yang tersuspensi dalam air, atau salju yang ditiup ke udara, atau endapan yang

terbentuk pads campuran reaksi. Dalam semua keadaan ini, ukuran dari partikel yang

tersuspensi cukup besar untuk dapat dilihat baik oleh mats telanjang atau dengan

mikroskop. Kemudian bila campuran ini tidak diaduk terns, maka partikel-partikel dari

suspensi ini akan mengendap karena pengaruh gaya tarik bumf, walaupun kecepatannya

tergantung dari besamya partikel. Pasir yang kasar akan mengendap dengan cepat dalam

air, tetapi tanah lumpur dalam air akan mengendap dengan lambat..

Pada pekerjaan di laboratorium kerap kali diperlukan pernisahan endapan yang

tersuspensi dari suatu campuran reaksi. Salah satu metode adalah dengan menyaring.

campuran yang mengandung zat yang tersuspensi dialirkan melalui kertas Baring (filter)

seperti digambarkan pads Gambar 5.4. Kadang-kadang kia gunakan kemampuan

suspensi untuk mengendap karena pengaruh gaya tarik, tetapi juga proses pengendapan

ini dapat dibantu dengan menggunakan alat sentrifugal

Dalam suatu sentrifugal, campuran diputar dengan kecepatan tinggi dan gaya

sentrifugalnya mempunyai kekuatan gaya tarik buatan yang besar yang mendorong

endapan ke dasar wadah.

Sifat suspensi seperti titik beku clan tekanan uap dari suspensi zat padat dalam cairan

hanya sedikit dipengaruhi oleh partikel yang tersuspensi. Maka tanah yang berlumpur

akan membeku pads 0°C seperti juga air. Partikel yang tersuspensi terlalu besar dan

jumlahnya terlalu kecil dibandingkan dengan jumlah molekul air dalam campuran untuk

dapat mempengaruhi sifat-sifat ini.

larutan

Bila dibandingkan dengan suspensi, dilihat dari ukuran partikel, maka larutan adalah

kebalikan dari suspensi. Dalam suatu larutan, semua partikel—baik dari solut maupun

solven—ukuran partikelnya adalah sebesar molekul atau ion-ion. Partikel ini tersebar

secara merata antara masing-masing dan menghasilkan satu fase homogen.

Karena sedemikian menyatunya penyebaran antara solut dan solven dalam larutan,

maka sifat fisik dari larutan wring sedikit berbeda dengan solven murninya sendiri.

Maka dalam Bab ini akan dibicarakan secara khusus pengaruh dari solut pads sifat fisik

larutan. Tapi sebelumnya akan dibicarakan terlebih dahulu jenis campuran ketiga yang

perlu dibahas yang mempunyai sifat khusus yaitu koloid

Koloid

Koloid, juga disebut dispersi koloidal atau suspensi koloidal adalah campuran yang berada

antara larutan sejati dan suspensi. Misalnya adalah susu segar, yang terdiri dari butir-butir

halus dari lemak mentega yang terdispersi dalam fase air yang juga mengandung kasein

(suatu protein) dan beberapa zat lainnya. Dalam koloid seperti susu, partikel solutnya

lebih besar daripada partikel larutan tetapi lebih kecil dari pertikel yang mengapung

pads suspensi. Karena bentuk ukuran dari partikel koloid dibandingkan dengan ukuran

medium dimana partikel itu tersebar, maka di sini tak digunakan istilah solut dan solven

melainkan fase terdispersi dan medium pendispersi.

Biasanya, ukuran partikelnya berada antara 1-1000 nm. Terdiri dari kumpulan banyak

molekul atau ion, dalam sel hidup seperti protein masih termasuk dalam ukuran antara ini.

Walaupun partikelnya lebih besar daripada partikel dan larutan asti, - tetapi masih cukup

kecil, sehingga masih terjadinya tumbukan yang tetap dengan medium sekitarnya

menyebabkan partikel akan tertahan untuk beberapa waktu. Sehingga salah satu

sifat umum dari koloid adalah cenderung untuk stabil di bawah pengaruh gays tarik

bumf. Malah ada beberapa, koloid yang kehhatannya stabil. selamanya. Seperti juga pads

suspensi, jumlah relatif dari partikel koloid dalam campuran lebih sedikit dibandingkan

dengan jumlah partikel medium dispersinya. Karena itu sifat-sifat fisik dari kebanyakan

koloid hanya berbeda sedikit dengan medium dispersinya. Larutan koloid akan kita temui

dalam kehidupan sehari-hari. Juga akan diketahui bahwa segala macam campuran adalah

mungkin kecuali kolid yang berasal dari dispersi gas dalam gas, sebab semua gas akan

bercarnpur secara homogen dalam tingkat molekul, sehingga campuran antara gas akan

merupakan larutan dengan sesamanya.

Partikel-partikel dalam suatu koloid terlalu kecil untuk terlihat dengan mats atau

dengan mikroskop biasa. Walaupun demikian partikel ini dapat mempengaruhi cahaya

tampak, ukuran partikelnya cocok untuk menyebabkan cahaya tersebar dengan sudut-

sudut yang besar. Bila konsentrasi koloidnya besar, penyebaran cahaya ini akan

menyebabkan larutan koloid kelihatan keruh (opaque); Jadi cahaya tak diteruskan.

Contohnya susu. Sinar yang datang pada susu disebarkan oleh partikelpartikel koloid

susu kemudian diabsorpsi, sehingga tak diteruskan. Bila konsentrasinya lebih encer,

dispersi koloidalnya kelihatan seperti await dan bila diencerkan lagi bisa lebih terang

(transparan). Misalnya Baja larutan kanji yang encer akan kelihatan terang (transparan).

Kita dapat melihat perbedaan antara koloid dan larutan biasa dengan memperhatikan

suatu sinar cahaya yang melalui larutan atau koloid tersebut dari sisi wadah. Suatu

sinar laser yang melewati dua dispersi koloid dan sebuah larutan biasa. Jalannya melalui

koloid akan kelihatan karena cahayanya disebarkan ke pinggir, suatu fenomena yang

dikenal dengan sebutan efek Tyndall karena partikel-partikel solutnya terlalu kecil untuk

menyebarkan cahaya.

Stabilitas dari dispersi koloidal

Agar suatu koloid tetap stabil, hares diusahakan agar partikel-partikelnya tak Baling

melekat waktu bersinggungan. Bila terjadi pelekatan, partikel akan membesar dan

akhirnya akan terpisah dari larutannya. Untuk suatu emulsi (dispersi cairan dalam

carian),. kestabilannya dapat dicapai karena adanya zat pengemulsi. Contoh umum dari

suatu emulsi adalah susu dan mayonnaise. Kedua emulsi ini terdiri dari minyak yang

terdispersi dalam fase air. Seperti diketahui, -air dan minyak tak akan bercampur, bila kits

mengocok campuran ini tak berapa lama akan memisah lagi menjadi dues fase kembali.

Pads mayonnaise, pemisahan ini dapat dicegah dengan cara menambahkan kuning telur

yang membentuk lapisan pelindung di sekeliling tetes-tetes kecil dari minyak nabati

ketika campuran dikocok. Demikian juga kasein dalam susu berperan seperti ini dengan

mencegah penggumpalan dari tetes-tetes kecil lemak menteganya.

Koloid dari zat padat dalam cairan (sol) Bering distabilkan dengan cara mengadsorpsi

ion-ion ke permukaan partikel-partikel koloid. (Adsorpsi adalah suatu proses dimana

sesuatu zat akan melekat pada permukaan zal lain). Misalnya sol merah yang bagus

akan terbentuk bila larutan FeC13 ditambahkan secara perlahan pada air mendidih. Dalam

suatu reaksi kimia, ion-ion besi (III) yang terhidrasi akan kehilangan air dan ion hidrogen

sehingga membentuk suatu oksida yang terhidrasi, Fe2O3.xH2O dimana kandungan

molekul air (x) nya bermacam-macam. Persamaan perubahannya dapat ditulis:

Ketika partikel-partikel solnya mulai membesar, maka ion-ion Fe+3 akan diadsorpsi pada

permukaannya menyebabkan partikel-partikel akan bermuatan positif seperti diperlihatkan

pada Gambar 13.3. Karena tiap partikel oksida mendapat muatan yang sama, maka akan

saling tolak menolak, akibatnya talc akan bersinggungan, sehingga pembesaran terhenti,

dan pada waktu ini ukuran koloid telah tercapai.

Dalam aerosol seperti misalnya pada asap, partikel-partikel koloidalnya juga akan

mengambil muatan listrik tetapi berasal dari listrik statis. Tapi walaupun demikian

pengaruhnya tetap sama. Karena muatannya sama, akan saling tolak menolak sehingga

waktu bersinggungan tak akan menempel.

Memecahkan koloid (Destabilitas Koloid)

Koloid dapat dibuat tidak stabil (dipecahkan) dengan cars melawan zatzat yang

membuatnya stabil. Bila hal ini terjadi, partikel-partikelnya akan bersatu dan membesar,

hal ini akan menyebabkan terjadi pemisahan atau berkoagulasi. Kadang-kadang koagulasi

ini ter adi secara tak sengaja, tetapi kadangkala memang dibuat agar koloidnya pecan.

Misalnya pada langkah permulaan dalam pembuatan keju yaitu dengan-cara memisahkan

kepala susu dari cairannya.

Sol seperti yang dibentuk dari oksida besi (III) yang terhidrasi dapat dikoagulasi

dengan cara menambahkan suatu elektrolit yang dapat menetralisir muatan sol pada

permukaan partikel-partikelnya. Penambahan suatu larutan yang mengandung ion

fosfat misalnya akan mengkoagulasi sol di atas. Ion-ion fosfat, PO43- yang negatif akan

berkumpul mengelilingi ion,Fe3+ yang positif pada permukaan partikel. koloid. Maka

muatannya akan dinetralkan, sehingga partikelpartikel. akan saling bersinggungan,

kemudian melekat dan tumbuh menjadi besar lalu mengendap. Lumpur koloidal yang

dibawa oleh sungai akan mengendap dengan cara ini ketika lumpur ini bertemu dengan

air laut. Delta sungai Missisipi juga sebagian terbentuk dengan cara. ini. Aerosol yang

terdiri dari zat padat yang terdispersi dalam udara dapat juga dipisahkan dengan cara

menetralkan muatannya. Asap dan abu dapat dihilangkan dari udara dengan cara

melewatkan asap atau abu ini melalui lempeng kawat yang dialiri listrik, yang mempunyai

muatan berlawanan dengan muatan partikel dari koloid asap atau abu tersebut. Pertikel-

partikelnya akan tetarik oleh lempeng kawat dan dinetralkah, sehingga akan mengendap

pada lempeng tersebut.

Macam Macam Larutan

Larutan yang paling umum diketemukan terdiri dari suatu solut yang dilarutkan dalam cairan,

sehingga perhatian kits akan dipusatkan pads larutan macam ini. Larutan cairan dapat dibuat

dengan cars melarutkan zat padat dalam suatu cairan (misalnya NaCl dalam air), cairan dalam

cairan (misalnya etilen glikol dalam air—suatu larutan anti pembekuan) atau gas dalam cairan

(misalnya minuman ringan berkarbonat, yang mengandung CO2 yang kuat).

Selain itu, ada jugs kemungkinan untuk mendapatkan larutan dari gas dengan gas, seperti

atmosfir yang mengelilingi dunia dan larutan dari zat padat, yang dibentuk bila suatu zat

dilarutkan dalam zat padat. Sifat-sifat dari larutan gas akan dibicarakan pada. Bagian 11.5

dengan. topik " Hukum Dalton mengenai tekanan parsial", sehingga mengenai ini tak akan

dibicarakan lagi di sini. Larutan zat padat yang contohnya banyak seperti alloys atau logam

campur (campuran dari logamlogam) ada dua macam: Larutan zat padat substitusional

terbentuk. bila atom-atom, molekul-molekul atau ion-ion suatu zat akan mengambil tempat

partikel-partikel suatu zat lain dalam kisi kristalnya. Seperti diperlihatkan pads Gambar 13.4a.

Sulfida seng (zing sulfida) dan kadmium sulfida membentuk campuran seperti ini dimana ion-

ion kadmium secara acak akan menggantikan ion-ion seng (Zn) dalam kisi kristal ZnS.

Contoh lain adalah perunggu suatu larutan zat padat yang terdiri dari Cu (tembaga dan Zn

(seng)

Larutan zat padat interstisial . dibentuk dengan menempatkan atom-atom satu macam zat

ke dalam ruangan yang terdap4t antara atom-atom pads kisi kristal dari tuan rumah. Ini

digambarkan pads Gambar 13.4b. Karbida tungsten (Walfram. Ca rbide, WC), suatu

zat yang sangat kerns yang digunakan untuk memotong alas-alai baja untuk membuat

mesin-mesin adalah contoh dari larutan zat padat interstisial. Atom-atom tungstennya

diatur dengan poly kubus yang mukanya atom-atom karbonnya terletak pads rongga

oktahedral yaitu ruang dalam kristal dimana atom-atom karbonnya clikelilingi oleo

enam atom tungsten pads arch vertikal dari oktahedron.

Konsentrai

Sifat-sifat fisik dari suatu larutan ditentukan oleh perbandingan relatif atau konsentrasi

dari berbagai komponen lanitannya. Telah dibicarakan beberapa cars untuk menyatakan

konsentrasi. Misalnya telah dipelajari mengenai molarita dan normality yang merupakan

satuan konsentrasi yang berguna untuk memecahkan soal-soal stokiometri dari reaksi

yang tedadi dalam larutan. Molarita. dan Normakta diciptakan khusus untuk maksud ini.

Dengan cars yang sama telah diketernukan bahwa beberapa satuan konsentrasi dapat

dipakai untuk pengungkapan sifat fisilk dari Larutan. Yang penting untuk diingat dari

satuan konsentrasi acwah bahwa satuan itu merupakan suatu perbandingan. Cara

untuk menghafalnya adalah hares diingat bahwa satuannya berhubungan dengan suatu.

pembilang dan penyebut. Untuk bekerja secara kualitatif dengan solut dalam suatu

larutan, harus diketahui konsentrasi dari solutnya. Banyak cara untuk menyatakan

konsentrasi dan masing-masing mempunyai suatu keunggulan untuk penggunaan

tertentu. Salah satu cara untuk menyatakan konsentrasi misalnya adalah persentase

komposisi dan massa. Cara ini dahulu dinamakan persentase berat/berat

(weight/weight percent) dan ditunjukkan dengan menulis simbol b/b atau %(w/w)

dibelakang persentasenya. Contohnya: asam sulfas pekat terdiri dari 96% H2SO4 dari

massa, yang ditulis H2SO4 96% b/b. Pemyataan konsentrasi dengan cara ini mem-

berikan komposisi larutan dalam seratus bagian massa. Dengan lain perkataan memberi

tahukan pada kita berapa gram solut terdapat dalam 100 g larutan

SOAL: Bagaimana cara membuat larutan NaCl 5,00% b/b dalam air'?

PENYELESAIAN: Satuan konsentrasi menyatakan bahwa harus ada 5,00 g NaCI

dalam 100 g larutan. Untuk membuat larutan, kita tambahkan 95,0 g air pada 5,00 g

NaCl. Karen berat jemis air mendekati 1,00 g/ml, dapat kita pakai 95,0 ml air, sehingga

tak perlu susah-susah untuk menimbang airnya.

SOAL: Suatu sampel udara sebanyak 500 liter dengan B.J. 1,20 g/L ternyata

mengandung 2,40 x 10 -3 g SO2 sebagai pencemar. Berapa konsentrasi SO2 dalam

udara dinyatakan dalam persen massa dan ppm massa.

PENYELESAIAN: Untuk menghitung kuantitas dengan kedua cara di atas, diperlukan

jumlah massa seluruh sampel, yang dapat dihitung dari volume dan berat jenisnya.

Massa dari udara = 500 liter x (1,2 g/1,0 L) = 600 gram air

Persentase massa dihitung sebagai berikut:

% massa = massa dari SO2 : massa dari udara

= (2,40 x 10-3 g/600g) x 100 %

= 4 x 10-4 %

Konsentrasi dalam ppm dihitung sebagai berikut:

massa ppm = (massa dari CO2/massa dari udara) x 106

= 4 ppm

Perhatikan bahwa konsentrasi S02 yang dinyatakan dalam persen sangatlah kecil yang

menyebabkan harga ini sukar dibayangkan dan dibanJingkan dengan harga-harga lain.

Tetapi konsentrasi yang sama yang dinyatakan dalam ppm, angkanya lebih mudah

dimengerti sebab inilah mengapa untuk konsentrasi kecil digunakan satuan ppm atau ppb

(part per billion).

Salah satu cara yang sangat berguna dalam menyatakan konsentrasi adalah dalam

mol per liter atau molaritas. Hal ini telah dibicarakan secara panjang lebar dalam

Bagian 3.5 dan bila perlu harap dibaca lagi untuk menyegarkan ingatan. Molaritas sangat

sesuai untuk mengolah stoikiometri dari suatu reaksi dalam larutan.

Bila kita bekerja dengan senyawa ion dan reaksinya dalam larutan, salah satu macam

perhitungan yang harus dapat dikerjakan secara rutin ialah menentukan molaritas dari ion

tertentu dalam suatu larutan elektrolit kuat. Misalnya, diberikan suatu larutan dengan

label "CaCl, 1,00 M. Ditanyakan: berapa konsentrasi ion Cal+ dan ion Cl- dalam larutan

tersebut? Untuk menjawab pertanyaan ini kita harus sadar bahwa konsentrasi yang

diberikan adalah dalam jumlah mol dan garamnya per liter larutan dan juga harus

diingat bahwa garam yang semacam ini akan terdisosiasi sempuma dalam air.

REFERENSI :

1. Chemistry, Reactions, Structure, and Properties., Clyde R.Dilliard & David

E.Goldberg

2. Kimia Universitas, Asas & Struktur,. James E. Brady