KOLOID

2.1 Pengertian Koloid

Untuk memudahkan pembahasan sistem dispersi koloid, digunakan fase

terdispersi berupa padatan dan fase pendispersi yang umum, berupa air. Ukuran

partikel zat terdispersi di dalam koloid lebih besar daripada ukuran partikel di

dalam larutan, tetapi lebih kecil daripada ukuran partikel di dalam suspensi.

Partikel zat terdispersi berukuran antara 10-7 cm sampai dengan 10-5 cm (1 nm –

100 nm). Sistem koloid tampak homogen jika dilihat tanpa mikroskop, tetapi

dengan menggunakan mikroskop tampak adanya partikel-partikel fase terdispersi.

Partikel koloid dapat disaring dengan menggunakan suatu kertas saring yang

berpori-pori sangat halus (penyaring ultra). Berdasarkan sistem dispersinya, suatu

koloid tampak seperti suspensi. Akan tetapi, secara fisik tampak seperti larutan

sehingga sering juga disebut dengan istilah suspensi homogen. Campuran susu

bubuk dan air dinamakan koloid. Secara garis besar, perbandingan antara larutan,

koloid, dan suspensi dapat dilihat pada Tabel 2.1. berikut ini. 

Tabel 2.1 Perbandingan antara Larutan, Koloid, dan Suspensi 

Aspek Larutan Koloid Suspensi

Bentuk Campuran Homogen Tampak homogen Heterogen

Kestabilan Stabil Stabil Tidak stabil

Pengamatan

MikroskopHomogen Heterogen Heterogen

Jumlah Fase Satu Dua Dua

Sistem Dispersi Molekuler Padatan halus Padatan kasar

Pemisahan

dengan Cara

Penyaringan

Tidak dapat

disaring

Tidak dapat disaring

dengan kertas saring

biasa, kecuali dengan

kertas saring ultra.

Dapat disaring

Ukuran Partikel < 10-7 cm,

atau < 1 nm

10-7 cm - 10-5 cm, atau 1

nm - 100 nm

> 10-5 cm, atau

> 100 nm

2.2 Pengelompokan sistem koloid

Sistem koloid adalah campuran yang heterogen. Telah diketahui bahwa terdapat

tiga fase zat, yaitu padat, cair, dan gas. Dari ketiga fasa zat ini dapat dibuat

sembilan kombinasi campuran fase zat, tetapi yang dapat membentuk sistem

koloid hanya delapan. Kombinasi campuran fase gas dan fase gas selalu

menghasilkan campuran yang homogen (satu fase) sehingga tidak dapat

membentuk sistem koloid. 

Macam koloid berdasarkan interaksinya dengan pelarut ( air )

1.      Koloid Hidrofil ;

- dapat campur dengan air --> dapat diencerkan

- lebih stabil .

Contoh : koloid dari senyawa-senyawa organik, misalnya

kanji (amilum), agar-agar, dsb

2.      Koloid Hidrofob ;

- tidak campur dengan air, --> tidak dapat diencerkan

- kurang stabil.

Contoh : Kebanyakan koloid dari senyawa anorganik, misalnya sol belerang (S),

Fe(OH)3.

2.3 Sifat dan penerapan sistem koloid

Secara fisik, sistem koloid terlihat homogen seperti larutan. Jika anda amati

dengan mikroskop, terlihat adanya perbedaan antara koloid dan larutan karena

sistem koloid sebetulnya bersifat heterogen. Untuk lebih memperjelas perbedaan

antara larutan dan koloid, Anda harus mempelajari sifat-sifat yang dimiliki oleh

sistem koloid tersebut. 

2.3.1. Gerak Brown

Gerak Brown adalah gerak tidak beraturan, gerak acak atau gerak zig-zag partikel

koloid. Gerak Brown terjadi karena benturan tidak teratur partikel koloid dan

medium pendispersi. Benturan tersebut mengakibatkan partikel koloid bergetar

dengan arah yang tidak beraturan dan jarak yang pendek. 

Gerak Brown kali pertama diamati pada 1827 oleh Robert Brown (1773-1858),

seorang ahli Biologi berkebangsaan Inggris pada saat mengamati serbuk sari.

Fenomena ini dijelaskan oleh Albert Einstein (1879-1955) pada 1905. Menurut

Einstein, suatu partikel mikroskopis (hanya dapat diamati dengan mikroskop)

yang melayang dalam suatu medium pendispersi akan menunjukkan suatu gerak

acak atau gerak zig-zag. Gerakan ini disebabkan oleh medium pendispersi yang

menabrak partikel terdispersi dari berbagai sisi dalam jumlah yang tidak sama

untuk setiap sisi.

Arah gerak partikel koloid bergantung pada jumlah partikel medium pendispersi

yang menabrak. Jika jumlah partikel pendispersi yang menabrak dari arah bawah

banyak, partikel koloid akan bergerak ke atas. Jika jumlah partikel pendispersi

yang menabrak dari kiri bawah banyak, partikel koloid bergerak ke kanan atas.

Setiap gerak disertai getaran karena di sisi lain ada tabrakan dari medium

pendispersi, tetapi jumlah molekul medium pendispersi ini sedikit. Gerak zig-zag

akibat tabrakan dari partikel pendispersi menyebabkan sistem koloid tetap stabil,

tetap homogen, dan tidak mengendap.

Apakah gerak Brown juga terjadi pada sistem larutan atau suspensi? Pada larutan,

partikel terdispersi memiliki ukuran yang sangat kecil dan hampir sama dengan

ukuran molekul pendispersi. Gerakan partikel pendispersi bukan terjadi karena

ditabrak oleh partikel pendipersi, melainkan disebabkan oleh gerakan oleh

molekul sendiri. Pada suspensi, ukuran partikel terdispersi sangat besar. Adanya

partikel pendispersi yang menabrak tidak menyebabkan partikel terdispersi

bergerak dan tidak menimbulkan getaran. Pada suspensi, partikel terdispersi

banyak dipengaruhi oleh gaya gravitasi bumi sehingga partikel terdispersi lebih

banyak bergerak ke bawah dan membentuk endapan.

2.3.2        Efek Tyndall

Jika cahaya dilewatkan ke dalam sistem koloid, cahaya yang melewati sistem

koloid tersebut terlihat lebih terang. Cahaya yang terlihat lebih terang ini

disebabkan oleh terjadinya efek Tyndall. Efek Tyndall adalah efek penghamburan

cahaya oleh partikel koloid. Partikel koloid akan memantulkan dan

menghamburkan cahaya yang mengenainya sehingga cahaya akan terlihat lebih

terang. Jika kemudian cahaya ini ditangkap layar, cahaya pada layar tersebut

tampak buram.

Di dalam kehidupan sehari-hari, efek Tyndall dapat dilihat pada gejala-gejala

berikut.

1) Jika sinar matahari masuk melalui celah ke dalam ruangan, pada sinar

terlihat debu-debu beterbangan (daerah ini terlihat lebih terang). Pada daerah yang

tidak terlewati sinar matahari tidak akan terlihat adanya debu. Begitu juga jika

sinar matahari melewati daun pepohonan di daerah yang berkabut, sinar matahari

tersebut terlihat lebih jelas.

2) Jika Anda menonton film di gedung bioskop, kemudian ada asap rokok

yang mengepul ke atas cahaya proyektor terlihat lebih terang dan gambar pada

layar menjadi buram.

3) Sorot lampu mobil pada malam yang berkabut terlihat lebih jelas. Begitu

juga pada jalan yang berdebu, sorot lampu terlihat lebih jelas, kecuali sehabis

hujan yang cukup deras (sehingga jalanan tidak berdebu dan tidak ada asap).

Itulah sebabnya sorot lampu mobil seakan tidak tampak (tidak terlihat), tetapi

jalan terlihat jelas.

2.3.3 Adsorpsi

Partikel koloid mampu menyerap molekul netral atau ion-ion pada permukaannya.

Jika partikel koloid menyerap ion bermuatan, kemudian ion-ion tersebut

menempel pada permukaannya, partikel tersebut menjadi bermuatan.

Sol Fe(OH)3 mampu mengadsorpsi ion-ion H+ sehingga sol Fe(OH)3 menjadi

bermuatan positif. Sol As2S3 mampu mengadsorpsi ion-ion S2- sehingga sol As2S3

menjadi bermuatan negatif. Penyerapan yang hanya terjadi di permukaan saja

disebut adsorpsi, sedangkan penyerapan yang terjadi di seluruh bagian disebut

absorpsi.

Muatan dalam partikel koloid bukan disebabkan oleh ionisasi partikel seperti pada

larutan, melainkan disebabkan oleh adanya ion lain yang diadsorpsi. Sifat adsorpsi

partikel koloid digunakan pada proses-proses berikut.

a. Penjernihan Air

Pada air sungai (air sungai merupakan suatu sistem koloid), tanah yang terdispersi

dapat diendapkan dengan penambahan tawas (Kal(SO4)2) atau larutan PAC (Poly

Alumuinium Chloride). Kedua zat ini dapat membentuk koloid Al(OH)3

mengadsorpsi pengotor di dalam air, menggumpalkan, dan mengendapkannya

sehingga air menjadi jernih.

b. Penghilangan Kotoran pada Proses Pembuatan Sirup

Kadang-kadang gula masih mengandung pengotor sehingga jika dilarutkan di

dalam air, pengotor tersebut akan tampak dan larutan tidak jernih. Pada industri

pembuatan sirup, untuk menghilangkan pengotor ini biasanya digunakan putih

telur. Setelah gula larut, sambil diaduk ditambahkan putih telur tersebut

menggumpal dan mengadsorpsi pengotor. Selain putih telur, dapat juga digunakan

zat lain, seperti tanah diatomae atau arang aktif.

c. Proses Menghilangkan Bau Badan

Pada produk roll on deodorant, digunakan adsorben (zat yang akan mengadsorpsi)

berupa Al-stearat. Jika deodorant digosokkan pada anggota badan, Al-stearat

mengadsorpsi keringat yang menyebabkan bau badan.

d. Penggunaan Arang Aktif

Arang aktif merupakan contoh adsorben yang dibuat dengan memanaskan arang

dalam udara kering. Arang aktif memiliki kemampuan untuk menyerap berbagai

zat. Obat norit (obat sakit perut) mengandung zat arang aktif yang berfungsi

menyerap berbagai zat dan racun dalam usus. Arang aktif ini juga digunakan pada

topeng gas, lemari es (untuk menghilangkan bau), dan rokok filter (untuk

mengikat asap nikotin dan tar).

Adanya muatan listrik pada koloid menyebabkan koloid dapat dipisahkan dengan

cara elektroforesis. Elektroforesis adalah metode pemisahan berdasarkan

perbedaan laju perpindahan molekul dalam medan listrik. Pada elektroforesis,

partikel koloid yang bermuatan akan mengalami pergerakan. Partikel koloid yang

bermuatan negatif akan bergerak ke elektrode (kutub) positif. Adapun koloid yang

bermuatan positif bergerak ke elektrode (kutub) yang bermuatan negatif.

Elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan dari suatu partikel

koloid.

2.3.4 Koagulasi

Telur direbus hingga membeku, penggumpalan susu yang basi, dan pembentukan

delta pada muara sungai merupakan contoh-contoh proses koagulasi. Koagulasi

adalah penggumpalan partikel koloid yang terjadi karena kerusakan stabilitas

sistem koloid atau karena penggabungan partikel koloid yang berbeda muatan

sehingga membentuk partikel yang lebih besar. Koagulasi dapat terjadi karena

pengaruh pemanasan, pendinginan, penambahan elektrolit, pembusukan,

pencampuran koloid yang berbeda muatan, atau karena elektroforesis. Koloid

Fe(OH)3 yang bermuatan positif jika dicampur dengan koloid As2S3 yang

bermuatan negatif akan mengalami koagulasi. Koagulasi terjadi karena setiap

partikel koloid yang memiliki muatna yang berlawanan saling menetralkan

dengan gaya elektrostatik hingga membentuk partikel besar dan menggumpal.

Elektroforesis dapat menyebabkan koagulasi karena endapan pada salah satu

elektrode semakin lama semakin pekat, dan akhirnya membentuk gumpalan.

Berikut beberapa proses koagulasi yang sengaja dilakukan dalam kehidupan

sehari-hari.

a. Perebusan Telur

Telur mentah merupakan suatu sistem koloid dengan fase terdispersi berupa

protein. Jika telur tersebut direbus akan terjadi koagulasi sehingga telur tersebut

menggumpal.

b. Pembuatan Yoghurt

Susu dapat diubah menjadi yoghurt melalui fermentasi. Pada fermentasi susu akan

terbentuk asam laktat yang menggumpal dan berasa asam.

c. Pembuatan Tahu

Pada pembuatan tahu dari kedelai, mula-mula kedelai dihancurkan sehingga

keedelai berbentuk bubur kedelai (seperti susu). Kemudian, ditambahkan larutan

elektrolit, yaitu CaSO4.2H2O yang disebut batu tahu sehingga protein kedelai

menggumpal dan membentuk tahu.

d. Pembuatan Lateks

Lateks terbuat dari getah karet, salah satu sistem koloid. Pada pembuatan lateks,

getah kerat digumpalkan dengan penambahan asam asetat atau asam format.

e. Penjernihan Air Sungai

Air sungai mengandung padatan lumpur yang terdispersi di dalam air (sol). Sol

tanah liat dalam air sungai memiliki muatan negatif sehingga dapat diendapkan

dengan penambahan tawas atau PAC. Di dalam air sungai tawas atau PAC

membentuk koloid Al(OH)3 yang bermuatan positif. Pengendapan terjadi karena

koagulasi koloid yang bermuatan negatif dengan koloid yang bemuatan positif.

f. Pembentukan Delta

Delta terbentuk dari hasil pencampuran air sungai yang mengandung koloid tanah

liat dan elektrolit yang berasal dari air laut. Pencampuran tersebut menyebabkan

terjadinya koagulasi sehingga terbentuk delta.

g. Pengolahan Asap Atau Debu

Asap dan debu yang dihasilkan dari suatu proses industri dapat mencemari udara

di sekitarnya. Asap dan debu merupakan sistem koloid zat padat dalam medium

pendispersi gas (udara). Padatan dalam asap atau debu dapat diendapkan

menggunakan alat Cotrell.

Asap dan debu dilewatkan melalui cerobong yang di dalamnya terdapat ujung-

ujung elektrode bermuatan dengan bertegangan antara 20.000 V hingga 75.000 V.

Elektrode mengakibatkan asap dan debu tersebut menjadi bermuatan. Selanjutnya,

partikel asap dan debu akan tertarik pada elektrode yang lainnya dan mengendap.

Endapan yang terbentuk dipisahkan secara berkala sehingga gas-gas yang keluar

dari cerobong sudah terbebas dari partikel padatan yang berbahaya. 

2.3.5 Koloid Liofil dan Koloid Liofob

Sistem koloid sol (zat padat dalam medium pendispersi cair) dapat bersifat liofil

(dalam bahasa Yunani lyo = cairan, philia = suka) dan ada juga bersifat liofob

(Yunani: phobia = tidak suka, takut). Pada sol yang bersifat liofil, zat terdispersi

dapat menarik atau mengikat medium pendispersi. Pada sol yang bersifat liofob,

zat terdispersi tidak dapat mengikat medium pendispersinya (air).

Pada koloid liofil, pengikatan medium pendispersi disebabkan oleh gaya tarik-

menarik (berupaya gaya elektrostatik) pada setiap gugus ujung molekul

terdispersi. Sebagai gambaran, jika satu sendok agar-agar padat dicampur dengan

beberapa gelas air, setiap penambahan air pada koloid agar-agar akan

menyebabkan air terserap. Molekul-molekul air akan diikat setiap gugus yang

terdapat pada permukaan padatan agar-agar sehingga struktur agar-agar

mengembang.

Agar-agar sangat mudah menarik medium pendispersinya (air). Koloid liofil

terlihat homogen, stabil, tidak tampak adanya medium pendispersi, lebih kental,

dan membentuk gel. Contoh koloid liofil, yaitu agar-agar, koloid kanji, cat, lem,

gelatin, protein (putih telur), dan tinta warna. Jika medium pendispersi pada suatu

koloid liofil adalah air, koloid tersebut disebut koloid hidrofil.

Pada sol yang bersifat liofob, zat terdispersi tidak dapat bercampur dengan baik

jika ditambahkan lagi medium pendispersi. Pada koloid yang bersifat liofob,

jumlah medium pendispersi harus tertentu (terbatas). Jika pada suatu koloid liofob

yang sudah stabil ditambahkan lagi zat pendispersi, zat terdispersi akan menolak

sehingga koloid tidak menjadi tidak stabil. Contoh koloid liofob, yaitu sol emas,

sol belerang, sol As2S3, dan sol Fe(OH)3 suatu koloid liofob dengan medium

pendispersi air tersebut dinamakan koloid hidrofob. Koloid liofob berbentuk encer

(hampir sama dengan medium pendispersi), tidak stabil, serta memiliki gerak

Brown dan efek Tyndall.

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

Partikel-partikel sol

liofob tidak

pendispersinya. Terdapat

proses solvasi/ hidrasi,

yaitu terbentuknya

lapisan medium

pendispersi yang

teradsorpsi di sekeliling

partikel sehingga

menyebabkan partikel sol

liofil tidak saling

bergabung

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

2.3.6 Koloid Pelindung

Koloid pelindung adalah suatu sistem koloid yang ditambahkan pada sistem

koloid lainnya agar diperoleh koloid yang stabil. Contoh koloid pelindung adalah

gelatin yang merupakan koloid padatan dalam medium air. Gelatin biasa

digunakan paa pembuatan es krim untuk mencegah pembentukan kristal es yang

kasar sehingga diperoleh es krim yang lebih lembut.

2.3.7 Dialisis

Dialisis adalah proses penyaringan partikel koloid dari ion-ion yang teradsorpsi

sehingga ion-ion tersebut dapat dihilangkan dan zat terdispersi terbebas dari ion-

ion yang tidak diinginkan.

Pada proses dialisis, koloid yang mengandung ion-ion dimasukkan ke dalam

kantung penyaring, kemudian dicelupkan ke dalam medium pendispersi (air). Ion-

ion dapat keluar melewati penyaring sehingga partikel koloid terbebas dari ion-

ion. Kantung penyaring merupakan selaput semipermeabel yang hanya dapat

dilewati ion dan air, tetapi tidak dapat dilewati partikel koloid. 

Proses dialisis juga terjadi dalam metabolisme tubuh. Ginjal berfungsi sebagai

penyaring semipermeabel. Cairan hasil metabolisme di dalam darah mengandung

butir-butir darah, air, dan urea. Urea merupakan racun bagi tubuh sehingga harus

dikeluarkan melalui air seni. Jika ginjal mengalami gangguan (gagal ginjal), ginjal

tidak dapat menyaring darah dan mengeluarkan urea yang bersifat racun. Oleh

karena itu, penderita gagal memerlukan proses “cuci darah”, yaitu proses dialisis

yang berfungsi menghilangkan urea dari darah. Oleh karena itu, sudah

sepatutnyalah kita mensyukuri kesehatan ginjal kita.

2.3.8 Sistem Koloid dalam Pengolahan Air

Air sungai merupakan koloid yang terbentuk dari tanah liat yang terdispersi di

dalam air. Pengolahan air sungai menjadi bersih dapat dilakukan melalui tahap-