sistem koloid
TRANSCRIPT
1.1 Sistem koloid
Sistem koloid terdiri atas fase terdispensi dengan ukuran tertentu, ukuran partikel terdispersi berkisar antara 10-7 sampai dengan 10-4 cm. Dalam medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut pendispersi.
1. Pengertian koloid
Koloid berasal dari kata ”kolia” yang dalam bahasa yunani berarti ”lem”. Istilah koloid pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Graham (1861) berdasarkan pengamatannya trhadap gelatin yang merupakan kristal tetapi sukar mengalami difusi. Padahal pada umumnya kristal mudah mengalami difusi. Oleh karena itu, zat semacam gelatin ini disebut koloid.
Partikel dapat terdiri atas atom, molekul kecil atau molekul yang sangat besar. Koloid emas terdiri atas partikel-partikel dengan berbagai ukuran, yang masing-masing mengandung jutaan atom emas atau lebih. Koloid belerang terdiri atas partikel-partikel yang mengandung sekitar seribu molekul S8. suatu contoh molekul yang sangat besar (disebut juga molekul makro) ialah haemoglobin. Berat molekul dari molekul ini 66800 s.m.a dan mempunyai diameter sekitar 6 x 1-7.
contoh koloid: - Mayores adalah dari cat campuran homogen di air dan minyak dari cat adalah campuran homogen zat padat dan zat cair.
2. Perbandingan sifat suspensi, larutan dan koloid
a. Suspensi
Suspensi merupakan sistem dispersi dimana partikel yang berukuran relatif besar tersebar merata di dalam medium pendispersinya. Pada umumnya sistem dispersi merupakan campuran
yang heterogen. Sebagai contoh adalah endapan hasil reaksi atau pasir yang dicampur dengan air. Dalam sistem tersebut partikel-partikel terdispersi dapat diamati dengan mikroskop dan bahkan mata telanjang.
Suspensi merupakan sistem dispersi yang tidak stabil, sehingga bila tidak diaduk terus-menerus akan mengendap akibat gaya gravitasi bumi. Cepat lambatnya suspensi mengendap tergantung besar kecilnya ukuran partikel zat terdispersi. Semakin besar ukuran partikel tersuspensi, semakin cepat proses pengendapan terjadi.
Untuk memisahkan suspensi dapat dilakukan dengan proses penyaringan (filtrasi). Oleh karena ukuran partiekelnya relatif besar, maka zat-zat yang terdisprsi akan tertinggal dikertas saring. Endapan hasil reaksi beruap suspensi yang ukurannya sangat kecil memrlukan waktu yang lama untuk memisah dari larutannya. Untuk mempercepat pemisahan dapat dilakukan dengan memggunakan alat sentrifuge (pemusing).
b. Larutan
Larutan merupakan sistem dispersi yang ukuran partikel-partikelnya sangat kecil, sehingga tidak dapat dibedakan (diamati) antara partikel pandispersi dengan partikel terdispersi walaupun menggunakan mikroskop dengan tingkat pembesaran yang tinggi (mikroskop ultra).
Tingkatan ukuran partikel larutan adalah molekul atau ion-ion, sehingga larutan merupakan campuran yang homogen dan sukar dipisahkan dengan panyaringan dan alat sentrifuge.
Oleh karena ukuran partikal zat terdispersi dengan medium pendispersinya hampir sama, maka sifat zat pendispersi dalam larutan akan terpengaruh (berubah) dengan adanya zat terdispersi. Misalnya, bila ke dalam air ditambahkan garam dapur, maka air maka air akan membeku dibawah suhu 0o C. Semakin banyak garam yang ditambahkan, semakin besar penurunan titik bekunya. Hal itu akan dibahas lebih lanjut pada pembahasan sifat-sifat larutan.
a. koloid
Koloid adalah suatu bentuk yang keadaannya antara larutan dan suspensi, koloid merupakan sistem heterogen. Dan, koloid juga suatu campuran zat heterogen antara dua zat atau lebih dimana partikel-partikel yang berukuran koloid merata dalam zat lain. Ukuran koloid antara 1-100 nm (10-7 – 10-5). Ukuran yang dimaksud dapat berupa diameter, panjang, lebar, maupun tebal dari suatu partikel.
Beberapa koloid dapat terpisah bila didiamkan dalam waktu yang relatif lama meskipun tidak semuanya, misalnya koloid belerang dalam air, dan santan. Beberapa koloid yang lain sukar terpisah misalnya lem, cat, dan tinta.
1.2 Jenis-jenis atau macam-macam system koloid
Pada awal bab telah disebutkan bahwa sistem koloid terdiri atas dua fase, yaitu fase terdispersi dan fase pendispersi ( medium dispersi ). Penggolongan suatu sistem koloid didasarkan pada fase terdispesi dan fase pendispersinya tersebut.
Sistem koloid tersusun dari fase terdispersi yang tersebar merata dalam medium pendispersi dapat berubah zat padat, cair, dan gas. Berdasarkan fase terdispersinya, sistem koloid dapat dikelompokkan menjadi tiga, yaitu :
- Sol padat ( padat dalam padat ) = sol dalam medium pendispersi padat.
Contoh : paduan logam, gelas warna, intan hitam.
- sol cair ( padat dalam cair ) = sol dalam medium pendisparsi cair.
Contoh : cat, tinta, tepung dalam air, tanah liat.
- sol gas ( padat dalam gas ) = sol dalam medium pendispersi gas.
Contoh : debu diudara, asap pembakaran.
istilah sol biasa digunakan untuk menyatakan sol cair, sedangkan sol gas lebih dikenal sebagai aerosol ( aerosol padat ). Koloid yang mengandung fase terdispersi cair disebut emulsi. Emulsi juga ada tiga jenis, yaitu :
- emulsi padat ( cair dalam padat ) = emulsi dalam medium pendisparsi padat.
Contoh: jelly, keju, mentega, nasi.
- emulsi cair ( cair dalam cair ) = emulsi dalam medium pendispersi cair.
Contoh: susu, mayones, krim tangan
- emulsi gas ( cair dalam gas ) = emulsi dalam medium pendispersi gas.
Contoh: hairpray dan obat nyamuk
Istilah emulsi biasa digunakan untuk menyatakan emulsi cair, sedangkan emulsi gas juga dikenal dengan nama aerosol ( aerosol cair ). Koloid yang mengandung fase terdispersi gas disebut buih, yaitu:
- buih padat = buih dalam medium pendispersi gas.
Contoh: batu apung, marshmallow, karet busa, Styrofoam.
- buih cair = buih dalam medium pendispersi gas.
Contoh: putih telur yang dikocok, busa sabun.
Campuran antara gas dengan gas selalu bersifat homogen jadi merupakan larutan, bukan koloid. Istilah buih digunakan untuk menyatakan buih cair. Dengan demikian ada 8 jenis koloid, seperti yang tercantum pada Tabel 1.1
Tabel 1.1 jenis-jenis koloid
No. fase fase Nama
Terdispersi Pendispersi nama Contoh
1 Padat Gas Aerosol Asap (smoke), debu di udara
2 Padat Cair Sol Sol emas, sol belerang, tinta, cat
3 Padat Padat Sol padat Gelas berwarna, intan hitam
4 Cair Gas Aerosol Kabut (flog) dan awan
5 Cair Cair Emulsi Susu, santan, minyak ikan
6 Cair Padat Emulsi padat Jelly, mutiara, opal
7 Gas Cair Buih Buih sabun, krim kocok
8 Gas Padat Buih padat Karet busa, batu apung
a. Aerosol
Sistem koloid dari partikel padat atau cair yang terdispersi dalam gas disebut aerosol. Jika zat yang terdispersi berupa zat padat, disebut aerosol padat, jika zat yang terdispensi berupa zat cair, disebut aerosol cair.
Contoh aerosol padat : asap dan debu dalam udara.
Contoh aerosol cair : kabut dan awan
Dewasa ini banyak produk dibuat dalam bentuk aerosol, seperti semprot rambut (hair spray), semprot obat nyamuk, parfum, cat semprot, dan lain-lain. Untuk menghasilkan aerosol diperlukan suatu bahan pendorong ( propelan aerosol ). Contoh bahan pendorong yang banyak digunakan adalah senyawa klorofluorokarbon ( CFC ) dan karbon dioksida.
b. Sol
sistem koloid dari partikel padat yang terdispensi dalam zat cair disebut sol. Koloid jenis sol banyak kita temukan dalam kehidupan sehari hari maupun dalam industri.
Contoh sol : air sungai ( sol dari lempung dalam air ), sol sabun, sol detergen, sol
Kanji, tinta tulis, dan cat
c. Emuisi
Emulsi adalah suatu sistem koloid yang fase terdispersi dapat berubah berupa zat padat, cair, dan gas, tapi kebanyakan adalah zat cair (contoh: air dengan minyak). Pada umumnya emulsi kurang mantap, kemantapan emulsi dapat terlihat pada keadaan yang selalu keruh, seperti: susu, santan, dan sebagainya. Untuk memantapkan emulsi diperlukan zat pemantap yang disebut Emulgator.
Sistem koloid dari zat cair yang terdispersi dalam zat cair lain disebut emulsi. Syarat tarjadinya emulsi ini adalah kedua jenis zat cair itu tidak saling melarutkan. Emulsi dapat digolongkan ke dalam dua bagian, yaitu emulsi minyak dalam air (M/A) atau emulsi air dalam minyak (A/M). Dalam hal ini, minyak diartikan sebagai semua zat cair yang tidak bercampur dengan air.
Contoh emulsi minyak dalam air (M/A) : santan, susu, dan lateks.
Contoh emulsi air dalam minyak (A/M) : mayonnaise, minyak bumi, dan minyak
Ikan.
Emulsi terbentuk karena pengaruh suatu pengemulsi ( emulgator ). Contohnya adalah sabun yang dapat mengemulsikan minyak ke dalam air. Jika campuran air dan minyak di kocok, maka akan diperoleh suatu campuran yang segera memisah jika didiamkan. Akan tetapi, jika sebelum dikocok ditambahkan sabun atau deterjen, maka maka diperoleh campuran stebil yang kita sebut sebagai emulsi. Contuh lainnya adalah kasein dalam susu dan kuning telur dalam mayoniase.
Dua macam emulsi, yaitu:
- Emulsi gas
Emulsi gas dapat disebut juga aerosol cair yang adalah emulsi dalam medium pendispersi gas. Pada aerosol cair, seperti: hairspray dan obat nyamuk dalam kemasan kaleng, untuk dapat membentuk sistem koloid atau menghasilkan semprot aerosol yang diperlukan, dibutuhkan bantuan bahan pendorong/propelan aerosol, antara lain: CFC (klorofuorokarbon atau Freon).
Aerosol cair juga memiliki sifat-sifat seperti sifat sol liofob, efek Tyndall, gerak brown, dan keseimbangan dengan muatan partikel. Contoh: dalam hutan yang lebat, cahaya matahari akan disebarkan oleh partikel-partikel koloid dari sistem koloid kabutnya merupakan contoh efek Tyndall pada aerosol cair.
- Emulsi cair
Emulsi cair melibatkan dua zat cair yang tercampur, tetapi tidak dapat saling melarutkan, dapat juga disebut zat cair polar & zat cair non-polar. Biasanya salah satu zat cair ini adalah air (zat cair polar) dan zat lainnya, minyak (zat cair non-polar). Emulsi cair itu sendiri dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu: emulsi minyak dalam air (contoh: susu yang terdiri dari lemak yang terdispersi dalam air, jadi butiran minyak dalam air), atau emulsi air dalam minyak (contoh: margarine yang terdiri dari air yang terdispersi dalam minyak, jadi butiran air dalam minyak).
d. Buih
Sietem koloid dari gas yang terdispersi dalam zat cair disebut buih. Seperti halnya dengan emulsi, untuk menstabilkan buih diperlukan zat pembuih, misalnya sabun, detergen, dan protein. buih dapat dibuat dengan mengalirkan suatu zat cair yang mengandung pembuih.
Buih digunakan pada berbagai proses, misalnya, pada pengolahan biji logam, pada alat pemadam kebakaran, dan lain-lain. Adakalanya buih tidak dikehendaki. Zat-zat yang dapat memecah/mencegah buih antara lain eter, isoamil alkohol, dan lain-lain.
Dua macam buih, yaitu:
- Buih cair
Buih adalah sistem koloid dengan fase terdispersi gas dan dengan medium pendispersi zat cair. Fase terdispersi gas pada umumnya berupa udara atau karbon dioksida yang terbentuk dari fermentasi. Kestabilan buih dapat diperoleh dari adanya zat pembuih (surfaktan). Zat ini teradsorpsi ke daerah antar-fase dan meningkat gelembung-gelembung gas sehingga diperolah suatu kestabilan.
Ukuran koloid buih bukanlah ukuran gelembung gas seperti pada sistem koloid umumnya, tetapi adalah karena ketebalan film (lapisan tipis) pada daerah antar-fase dimana zat pembuih teraddsorpsi, ukuran koloid berkisar 0,0000010 cm. Buih cair memiliki struktur yang tidak beraturan. Strukturnya ditentukan oleh kandungan zat cairnya, bukan oleh komposisi kimiaatau ukuran buih rata-rata. Jika fraksi zat cair lebih dari 5%, gelembung gas akan mempunyai bentuk hamper seperti bola. Jika kurang dari 5%, maka bentuk gelembung gas adalah polihedral.
Beberapa sifat buih yang penting:
Struktur buih cair dapat berubah dengan waktu, karena:
- pemisahan medium pendispersi (zat cair) atau drainase, karena kerapatan gas dan zat cair yang jauh berbeda.
- Terjadinya difusi gelenbung gas yang kecil ke gelombang gas yang besar akibat tengangan permukaan, sedangkan ukuran gelembung gas menjadi lebih besar.
- Rusaknya film antara dua gelembung gas. Struktur buih cair dapat berubah jika diberi gaya dari luar. Bila gaya yang dibrikan kecil, maka struktur buih akan kembali kebentuk awal setelah gaya tersebut ditiadakan. Jika gaya yang diberikan cukup besar, maka akan terjadi deformasi.
Contoh buih cair:
- buih hasil kocokan putih telur
- buih hasil akibat pemedam kebekaran
- Buih padat
Buih padat adalah sistem koloid dangan fase terdistersi gas dan dengan medium pendispersi zat padat. Kestabilan buih ini dapat diperolah dari zat pembuluh juga (surfaktan).
Contoh buih padat:
- roti
- batu apung
- styrofoam
e. Gel
Gel adalah emulsi dalam medium pendispersi zat padat, dapat juga dianggap sebagai hasil bentukan dari penggumpalan sebagian sol cair. Partikel-partikel sol akan bergabung untuk membentuk suatu rantai panjang pada proses penggumpalan ini. Rantai tersebut akan saling bertaut sehingga membentuk suatu struktur padatan dimana medium pendispersi cair terperangkap dalam lubang-lubang srtruktur tersebut. Sehingga, terbentuklah suatu massa berpori yang semi-padat dengan struktur gel.
Koloid yang setengah kaku ( antara padat dan cair ) disebut gel. Contoh : agar-agar, lem kanji, selai, gelatin, gel sabun, dan gel silika. Gel dapat terbentuk suatu sol yang zat terdispersinya mengadsorpsi medium dispersinya sehingga terjadi koloid yang agak padat. Ada dua jenis gel, yaitu:
- Gel elastis
Karena ikatan partikel pada rantai adalah gaya tarik-menarik yang relatif kuat, sehingga gel ini bersifat elastis. Maksudnya adalah gel ini dapat berubah bentuk jika diberi gaya dan dapat kembali ke bentuk awal bila gaya tersubud ditiadakan. Gel elastis dapat dibuat dengan mendinginkan sol liofil yang cukup pekat. Contoh gel elastis adalah gelatin dan sabun.
- Gel non -elastis
Karena ikatan pada rantai berupa ikatan kovalen yang cukup kuat, maka gel ini dapat bersifat non-elastis. Maksudnya adalah gel ini tidak memiliki sifat elastis, gel ini tidak akan berubah jika diberi suatu gaya. Salah satu contoh gel ini adalah gel silica yang dapat dibuat dengan reaksi kimia: menambahkan HCl pekat kedalam larutan natrium silikat, sehingga molekul-molekul asam silikat yang terbentuk terpolimerisasi dan membentuk gel silika.
Beberapa sifat gel yang penting adalah:
- Hidrasi
Gel non-elastis yang terdehidrasi tidak dapat diubah kembali kebentuk awalnya, tetapi sebaliknya, gel elastis yang terdehidrasi dapat diubah kembali menjadi gel elastis dengan menambahkan zat cair.
- Menggembung (swelling)
Gel elastis yang terdehidrasi sebagian akan menyerap air apabila dicelupkan ke dalam zat cair. Sehingga volume gel akan bertambah dan menggembung.
- Sineresis
Gel anorganik akan mengerut bila dibiarkan dan diikuti penetesan pelarut, dan proses ini disebut sineresis.
- Tiksotropi
Beberapa gel dapat diubah kembali mejadi sol cair apabila diberi agitasi atau diaduk. Sifat ini disebut tiksotropi. Contohnya adalah gel besi oksida, perak oksida.
1.3 Sifat-sifat koloid
1. Efek Tyndall
a. Pengartian efek Tyndall
Sifat pengahamburan cahaya oleh koloid di temukan oleh John Tyndall, oleh karena itu sifat ini dinamakan Tyndall. Efek dari Tyndall digunakan untuk membedakan sistem koloid dari larutan sejati, contoh dalam kehidupan sehari-hari dapat diamati dari langit yang tampak bewarna biru atau terkadang merah/orange.
Penampilan sistem koloid pada umumnya keruh, tapi tidak selalu begitu. Beberapa ”larutan” koloid tampak bening dan sukar dibedakan dari larutan sejati. Bandingkanlah larutan K2CrO4 dengan sol As2S3 atau larutan I2 dengan Fe(OH)3.
Bagaimanakah cara menganali sistem koloid ? salah satu cara sederhana adalah dengan mendatuhkan berkas cahaya kepada objek. Larutan sejati meneruskan cahaya (transparan), sedangkan koloid menghamburkan. Oleh karena itu, berkas cahaya yang melalui koloid dapat diamati dari arah samping walaupun partikel koloidnya sendiri tidak tampak. Jika partikel terdispersinya juga kelihatan, maka sistem itu bukan koloid melainkan suspensi (lihat gambar 1.1).
Untuk lebih mengerti hal ini, lakukanlah kegiatan 1.1 (lihat lampiran).
Gambar 1.1 Efek Tyndall (a) larutan sejati meneruskan cahaya, berkas cahaya tidak kelihatan. (b) sistem koloid menghamburkan cahaya, berkas cahaya kelihatan.
b. Efek Tyndall dalam kehidupan sehari-hari.
Dalam kehidupan sehari-hari, kita sering mengamati efek Tyndall ini, antara lain:
1. sorot lampu mobil pada malam yang berkabut.
2. sorot lampu proyektor dalam gedung bioskop yang berasap/berdebu.
3. berkas sinar matahari melalui celah daun pepohonan pada pagi hari yang berkabut
2. Gerak Brown
Gerak Brown ialah gerakan partikel-partikel koloid yang senantiasa bergarak lurus tapi tidak menentu (gerak acak/tidak beraturan). Telah disebutkan bahwa partikel koloid dapat menghamburkan cahaya. Jika diamati dengan mikroskop ultra, akan terlihat partikel koloid senantiasa bergerak terus-menerus dengan gerak patah-patah (gerak zig-zag). Gerak zig-zag partikel koloid ini disebut gerak Brown, sesuai dengan nama penemunya seorang ahli biologi Robert Brown berkebangsaan inggris, hal ini pertama kali diamati pada tahun 1773-1858. ia sedang mengamati butiran sari tumbuhan pada permukaan air dean mikroskop, partikel koloid medium pendispersi. (lihat gambar 1.2).
Gambar 1.2 Gerak Brown, suatu gerak zig-zag partikel koloid yang dapat diamati di bawah mikroskop ultra.
Badaimana gerak brown dijelaskan?
Partikel-partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan tersebut bersifat acak seperti pada zat cair dan gas. Sistem koloid dengan medium pendispersi zat cair atau gas, partikel-partikel menghasilkan tumbukan. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Partikel koloid cukup kecil, tumbukan cenderung tidak seimbang, dan menyebabkan perubahan arah partikel sehingga terjadi gerak zig-zag atau gerak Brown. Semakin kecil ukuran partikel koloid, semakin cepat gerak brown.
Gerak Brown dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu sistem koloid, semakin besar energi kinetik yang dimiliki pertikel medium. Akibatnya, gerak brown dari partikel fase terdispersi semakin cepat, semakin rendah suhu sistem koloid maka gerak brown semakin lambat.
Gerak Brown menunjukkan kebenaran teori kinetik molekul yang mengatakan bahwa molekul-molekul dalam zat cair senantiasa bergerak. Gerak Brown terjadi sebagai akibat tumbukan yang tidak seimbang dari molukul-molekul mediun terhadap partikel koloid (lihat gambar 1.3).
Dalam suspensi tidak terjadi gerak Brown karena ukuran pertikel cukup besar sehingga tumbukan yang dialami setimbang. Partikel zat terlarut juga mengalami gerak Brown berlangsung karena energi kinetik molekul medium menigkat sehingga menghasilkan tumbukan yang lebih kuat.
(a) (b) (c)
Gambar 1.3 Arah tumbukan molekul medium dengan partikel zat terdispersi: (a) larutan (b) koloid (c) suspensi.
Gerak Brown merupakan salah satu factor yang menstabilkan koloid. Oleh karena bergerak terus-menerus maka partikel koloid dapat mengimbangi gaya gravitasi sehingga tidak mengalami sedimentasi.
3. Adsorpsi koloid
Pertikel sol padat ditempatkan dalam zat cair atau gas, maka partikel zat cair atau gas akan terakumulasi. Fenomena disebut adsorpsi. Jadi, adsorpsi terkait dangan penyerapan partikel pada permukaan zat. Pertikel koloid sol memiliki kemampuan untuk mengadsorpsi partikel pendispersi pada permukaannya. Daya adropsi partikel koloid tergolong besar karena partikelnya memberikan suatu permukaan yang luas. Sifat ini telah digunakan dalam berbagaiproses seperti penjernihan air.
4. Muatan Koloid
Sifat koloid terpenting adalah muatan partikel koloid. Semua partikel koloid memiliki muatan sejenis (positif dan negatif). Maka terletak gaya tolak menolak antar partikel koloid. Partikel koloid tidak dapat bergabung sehingga memberikan kestabilan pada sistem koloid. Sistem koloid secara keseluruhan bersifat netral.
Sumber muatan koloid
Partikel-partikel koloid mendapatkan muatan listrik dengan dua cara, yaitu dengan proses adsorpsi dan proses ionisasi gugus permukaan partikelnya.
- proses adsorpsi
Partikel koloid dapat mengadsorpsi partikel bermuatan dari fase pendispensinya. Jenis muatan bergantung dari jenis partikel yang bermuatan. Partikel sol Fel (OH)3 kemampuan untuk mengadsorpsi kation dari medium pendispersinya sehingga bermuatan negatif.
Sol AgCl dalam medium pendispersi dengan kation Ag+ berlebihan akan mengadsorpsi Ag+ sehingga bermuatan positif, jika anion Cl- berlebih, maka sol AgCl akan mengadsorpsi ion Cl- sehingga bermuatan positif.
- proses ionisasi gugus permukaan partikel
Beberapa partikel koloid memperoleh muatan dari proses ionisasi gugus-gugus yang ada pada permukaan partikel koloid.
Kestabilan koloid
Muatan partikel koloid adalah sejenis cenderung karena sering tolak-menolak.
Lapisan bermuatan ganda
Permukaan partikel koloid mendapat muatan bahwa partikel-partikel, lapisan bermuatan listrik ini selanjutnya akan menarik ion-ion dengan lapisan padat.
a. Elektroforesis
partikel koloid dapat bergerak dalam medan listrik. Hal ini menunjukkan partikel koloid tersebut memiliki muatan. Pergerakan partikel koloid dalam medan listrik ini disebut elektroforesis. Apabila di dalam koloid dimasukkan dua batang elektrode kemudian dihubungkan dengan sumber arus searah, maka partikel koloid akan bergerak ke salah satu elektrode bergantung pada jenis muatannya. Koloid bermuatan negatif akan bergerak ke anode (elektrode positif) sedangkan koloid yang bermuatan positif akan bergerak ke katode (elektrode negatif). Dengan demikian elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan koloid.
b. Adsorpsi
bagaimanakah partikel koloid mendapatkan listrik? Partikel koloid memiliki kemampuan untuk menyerap ion atau muatan listrik pada permukannya. Oleh karena itu partikel koloid menjadi bermuatan listrik. Penyerapan pada permukaan ini disebut adsorpsi (partikel-partikel koloid bermuatan listrik). Sol Fe(OH)3 dalam air mengadropsi ion positif sehingga bermuatan positif, sedangkan sol As2S3 mengadropsi ion negatif sehingga bermuatan negatif (lihat gambar 1.4).
Gambar 1.4 Adsordsi ion-ion menyebabkan partikel koloid bermuatan listrik
Muatan koloid juga merupakan faktor yang menstabilkan koloid, disamping gerak Brown. Oleh karena bermuatan sejenis maka partikel-partikel koloid saling tolak-menolak sehingga terhindar dari pengelompokan antarsesama partikel koloid itu (jika partikel koloid itu saling bertumbukan dan kemudian bersatu, maka lama-kelamaan dapat terbentuk partikel yang cukup besar dan akhirnya mengendap).
Partikel koloid dapat mengadropsi bukan muatan ion atau muatan listrik tetapi juga zat lain yang berupa molekul netral. Oleh karana mempunyai permukaan yang relatif luas, maka koloid mempunyai daya adsorpi yang besar pula. Sifat adsorpsi dari koloid ini digunakan dalam berbagai proses lain sebagai berikut.
1. Pemutihan Gula Tebu
Gula yang masih berwarna dilarutkan dalam air kemudian dialirkan melalui tanah diatomae dan arang tulang. Zat-zat warna dalam gula akan diadsorpsi sehingga diperoleh gula yang putih bersih.
2. Norit
Norit adalah tablet yang terbuat dari karton aktif norit. Di dalam usus norot terbentuk sistem koloid yang dapat mengadsorpsi gas atau zat racun.
3. Penjernihan Air
Untuk menjernihkan air dapat dilakukan dangan menambahkan tawas atau alumunium sulfat. Di dalam air, alumunium sulfat terhidrolisis membentuk Al(OH)3 ini dapat mengadsorpsi zat-zat warna atau pencemaran air.
5. Koagulasi
Koagurasi adalah penggumpalan partikel koloid dan mambentuk endapan. Dengan terjadinya koagurasi, berarti zat terdispersi tidak lagi membentuk koloid. Koagurasi dapat terjadi secara fisik seperti pemanasan, pandinginan adn pangadukan atau secara kimia seperti penambahan elektrolit, pencampuran koloid yang berbeda muatan. Berikut adalah peristiwa kimia yang dapat menyababkan terjadinya koagurasi, misalnya:
a. Pencampuran koloid yang berbeda muatan
Bila sistem koloid yang berbeda muatan dicampurkan, akan menyababkan terjadinya koagurasi dan akhirnya mengendap. Misalnya, sol Fe(OH)3 yang bermuatan positif akan mengalami koagurasi bila dicampur sol As2S3. Dengan adanya peristiwa tersebut, maka bila Anda mempunyai tinta dari merek yang berbeda, yang satu merupakan koloid negatif dan yang lain merupakan koloid positif, jangan sampai dicampurkan karena akan dapat terkoagurasi.
b. Adanya elektrolit
Bila koloid yang brmuatan positif dicampurkan dengan suatu larutan elektrolit, maka ion-ion negatif dari larutan elektrolit tersebut akan segera ditarik oleh partikel-partikel koloid menjadi sangat besar dan akan mengalami koagurasi. Sebaliknya, koloid negatif akan menyarap ion-ion positif dari suatu larutan elektrolit.
Partikel-partikel koloid yang bersifat stabil karena memiliki muatan listrik sejenis. Telah disebutkan bahwa koloid distabilkan oleh muatannya. Apabila muatan koloid dilucuti maka
kestabilan akan berkurang dan dapat menyebabkan koagulasi atau pengumpalan. Pelucutan muatan koloid dapat terjadi pada sel elektroforesis atau jika elektrolit ditambahkan ke dalam sistem koloid. Apabila arus listrik dialirkan cukup lama ke dalam sel elektroforesis maka partikel koloid akan mengumpalkan ketika mencapai elektrode. Jadi, koloid yang bermuatan negatif akan digumpalkan di anode, sedangkan koloid yang bermuatan positif digumpalkan di katode.
Koagulasi koloid karena penambahan elektrolit terjadi sebagai berikut. Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan ke dua (lihat gambar 1.5).
Partikel
Koloid
Gambar 1.5 Koagurasi koloid karena penambahan elektrolit. Gambar diatas memperhatikan bahwa ion yang bermuatan lebih besar lebih efektif dalanm menggumpalkan koloid.
Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagurasi. Makin besar muatan ion semakin besar daya tarik menariknya dengan partikel koloid, sehingga semakin cepat terjadinya koagurasi. Memperlihatkan bahwa ion fosfat yang bermuatan -3 tertarik lebih dekat daripada ion klorida yang bermuatan -1, walaupun konsentrasi ion fosfat itu lebih kecil.
Beberapa contoh koagurasi dalam kehidupan sehri-hari dan industri:
1. pembuatan delta di muara sungai terjadi karena koloid tanah liat (lempung) dalam air sungai mengalami koagurasi ketika bercampur dengan elektrolit dalam air laut.
2. karet dalam lateks digumpalkan dengan menambahkan asam format. 3. lumput koloidal dalam air sungai dapat digumpalkan dangan menambahkan tawas. Sol
tanah liat dalam air sungai biasanya bermuatan negatif sehingga digumpalkan oleh ion Al3+ dari tawas (alumunium sulfat).
4. asap atau debu dari pabrik/industri dapat digumpalkan dengan alat koagulasi listrik dari cottrel
Asap dari pabrik sebelum meninggalkan cerobong asap dialirkan melalui ujung-ujung logam yang tajam dan bermuatan pada tenganggan tinggi (20.000 sampai 75.000). ujung-ujung yang runcing akan mengionkan molekul-molekul dalam udara. Ion-ion tersebut akan diadsorpsi oleh partikel asap dan menjadi bermuatan. Selanjutnya, pertikel bermuatan itu akan tertarik dan diikat pada eletrode yang lainnya. Pengendap cottrel ini banyak digunakan dalam indrustri untuk dua tujuan yaitu mencengah polusi udara oleh buangan beracun atau memperolah kembali debu yang berharga (misalnya debu logam).
Mengunakan prinsip elektroforesis
Proses elektrofosesis adalah pergerakan partikel kolid yang bermuatan ke elekrtode dengan muatan berlawanan. Ketika partikel mencapai elektrode, maka partikel akan kehilangan muatannya.
5. Koloid pelindung
Sistem koloid dimana partikel terdispersinya mempunyai daya adsorpsi yang relatif besar disebut koloid liofil.Pada beberapa proses, suatu koloid harus dipecahkan. Misalnya, koagulasi lateks. Di lain pihak, kolid perlu dijaga supaya tidak rusak. Suatu koloid dapat distabilkan dengan menambahkan koloid lain yang disebut koloid pelindung. Koloid pelindung ini akan membungkus partikel zat terdispersi sehingga tidak dapat lagi mengelompok.
- Sistem koloid dimana partikel terdispersinya mempunyai daya adsorpsi yang relatif besar disebut koloid liofil.
- Sistem koloid dimana partikel terdispersinya mempunyai daya adsorpsi yang relatif besar disebut koloid liofob.
- koloid liofil bersifat stabil, sedangkan koloid kurang stabil. Koloid liofon berfungsi sebagai koloid pelindung.
Contoh
1. cat dan tinta dapat bertahan lama karena mengunakan suatu koloid pelindung.
2. zat-zat pengemulsi, seperti sabun dan deterjen, juga tergolong koloid pelindung.
3. pada pembuatan es krim digunakan gelatin untuk mencegah pembentukkan kristal besar es atau gula.
6. Dialisis
Dialisis adalah proses pemurnian partikel koloid dari muatan-muatan yang menempel pada permukannya. Pada proses dialisis ini digunakan selaput semipermeabel. Pergerakan ion-ion dan molekul-molekul kecil melalui selaput semipermeabel disebut dialisis. Suatu koloid biasanya bercampur dengan ion-ion pengganggu, kerana partikel koloid memiliki sifat mengadsorpsi. Pemisahan ion pengganggu dapat dilakukan dengan memasukkan koloid kedalam kertas/membran semipermeabel (selofan), baru kemudian akan dialirkan air yang mengalir. Karena diameter ion pengganggu jauh lebih kecil daripada koloid, ion pengganggu akan merembes melewati pori-pori kertas selofon, sedangkan partikel koloid akan tertinggal.
Pada pembuatan suatu koloid, seringkali terdapat ion-ion yang dapat menganggu kestabilan koloid tersebut. Ion-ion penganggu ini dapat dihilangkan dengqan melalui proses yang disebut dengan dialisis. Dalam proses ini, sistem koloid dimasukkan kedalam suatu kantung koloid, lalu kantong koloid itu dimasukkan ke dalam bejana yang berisi air mengalir. Kantong koloid terbuat dari selaput semipermeable, yaitu selaput yang dapat melewatkan partikel-partikel
kecil, seperti ion-ion atau molekul sederhana, tetapi menahan koloid. Dengan demikian, ion-ion keluar dari kantong dan hanyut bersama air.
Proses pemisahan hasil-hasil metabolisme dari darah oleh ginjal juga merupakan proses dialisis. Jaringan ginjal bersifat sebagai selaput semipermeable yang dapat dilewati air dan molekul-molekul sederhana seperti urea, tetapi menahan butir-butir darah yang merupakan koloid. Orang yang menderita gagal ginjal dapat menjalani ”cuci darah” dimana fungsi ginjal digantikan oleh suatu mesin dialisator.
7. Koloid liofil dan Koloid liofob
Berdasarkan interaksi antara partikel terdispersi dangan medium pendispersinya, sistem koloid yang memiliki medium dispersi cair dibedakan atas koloid liofil dan koloid liofob. Suatu koloid disebut koloid liofil apabila terdapat gaya tarik-menarik yang cukup besar antara zat terdispersi dengan mediumnya. Liofil berarti suka cairan (Yunani: lio = cairan, philia = suka). Sebaliknya, suatu koloid disebut koloid liofob jika gaya tarik-menarik tersebut tidak ada atau sangat lemah. Liofob berarti takut cairan (Yunani = phobia = takut/benci). Jika medium dispersi yang dipakai adalah air, maka kedua jenis koloid di atas masing-masing disebut koloid hidrofil dan koloid hidrofob.
Koloid liofil adalah koloid yang fase terdispersinya suka menarik medium pendispersinya. Peristiwa ini disebabkan gaya tarik antara partikel-partikel terdispersi dengan medium pendispersinya kuat.
Koloid liofob adalah sisitem koloid yang fase terdispersinya tidak suka menarik medium pendispersinya. Bila medium pendispersinya air koloid liofil disebut juga sebagai koloid hidrofil, sedangkan koloid liofob disebut sebagai koloid hidrofob.
Contoh
Koloid hidrofil : protein, sabun, detergen, agar-agar, kanji, dan gelatih.
Koloid hidrofob : susu, mayonaise, sol belareng, sol Fe(OH)3, sol-sol sulfida, dan sol-sol logam.
Koloid hidrofil mempunyai gugus ionik atau gugus polar di permukaan, sehingga mempunyai interaksi yang baik dengan air butir-butir koloid liofil/hidrofil dapat mengadropsi molekul mediumnya sehingga mambentuk suatu selubung atau jaket. Hal tersebut disebut solvatasi/hidratasi. Dangan cara itu butir-butir koloid tersebut terhindar dari agregasi (pengelompokan).
Sol hidrofil tidak akan menggumpal pada penambahan sedikit elektrolit. Zat terdispersi dari sol hidrofil dapat dipisahkan dengan pengendapan atau penguapan. Apabila zat padat tersebut dicampurkan kembali sol hidrofil. Dengan kata lain, sol hidrofil bersifat bersifat reversible.
Koloid hidrobob tidak akan stabil dalam medium polar (seperti air) tanpa kehadiran zat pengemulsi atau koloid pelindung. Zat pengemulsi membungkus partikel koloid hidrobob sehingga terhindar dari koagulasi. Susu (emulsi lemak dalam air) distabilkan oleh sejenis protein susu, yaitu kasein: sedangkan Moyonaise (emulsi minyak nabati dalam air) distebilkan oleh kuning telur.
Sol hidrofob dapat mengalami koagurasi pada penambahan sedikit elektrolit. Sekali zat terdispensi telah dipisahkan, tidak akan membentuk sol hidrofil dengan sol hidrofil disimpulkan pada tabel 1.2
Sol liofil Sol liofob
-Mengadsorbsi mediumnya. -Tidak mengadsorpsi mediumnya.
-Dapat dibuat dengan konsentrasi -Hanya stabil pada konsentrasi kecil.
yang relatif besar.
-Tidak mudah digumpalkan dengan -Mudah menggumpal pada penambahan
penambahan elektrolit. elektrolit.
-Viskositas lebih besar dari pada -Vikositas hampir sama dengan
mediumnya mediumnya.
-Bersifat reversible. -Tidak reversible.
-Efek Tyndall lemah -Efek Tyndall lebih jelas.
Tabel 1.2 Perbandingan sifat Sol Hidrofil dengan Sol Hidrofob
1.4 Pembuatan sistem koloid
Sistem koloid dapat dibuat secara langsung dengan mendispersikan suatu zat ke dalam medium pendispersi. Selain itu dapat dapat dilakukan dengan mengubah suspensi menjadi koloid. Bila ditinjau dari pengubahan ukuran partikel zat terdispersi, maka cara pembuatan koloid dapat dibedakan menjadi dua cara, yaitu dengan cara dispersi dan cara kondensasi.
- Cara kondensasi
Yang merupakan metode bergabungnya partikel-partikel kecil larutan sejati yang membentuk partikel-partikel berukuran koloid.
- Cara dispersi
Yang merupakan metode terpecahnya partikel-partikel besar sehingga menjadi partikel-partikel berukuran koloid.
Ukuran partikel koloid terletak antara pertikel larutan sejati dan partikel suspensi. Oleh karena itu, sistem koloid dapat dibuat dengan pengelompokan (agregasi) partikel larutan sejati atau menghaluskan bahan dalam bentuk kasar kemudian didipersikan ke dalam medium pendispersi.
Cara yang pertama disebut cara kondensasi, sedangkan yang kedua disebut cara dispersi (lihat Gambar 1.6)
Larutan Koloid Suspensi
.. .. .. . ..
. kondensasi .. dispersi ..
. .
. .. .
.. .. .
. ..
.. . .
Gambar 1.6 Dua cara pembuatan, koloid dispersi, dan kondensasi
1. Cara Kondensasi
Dengan cara kondensasi partikel larutan sejati (molekul atau ion) bergabung menjadi partikel koloid. Cara ini dapat dilakukan melalui reaksi-reaksi kimia, seperti reaksi redoks, hidrolisis, dan dekomposisi rangkap, atau dengan pengantian pelarut.
a. Reaksi Redoks
Reaksi Redoks adalah reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi. Reaksi yang melibatkan perubahan bilangan oksidasi. Koloid yang terjadi merupakan hasil oksidasi atau reduksi.
Contoh 1
Pembuatan sol belareng dari reaksi antara hidrogen sulfida (H2S) dengan belerang diaksida (SO2), yaitu dengan mengalirkan gas H2S ke dalam larutan SO2.
2H2S(g) + SO2(aq) 2H2O(l) + 3S(koloid)
Contoh 2
Pembuatan sol emas dari reaksi antara larutan HauCl4 dengan larutan K2CO3 dan HCHO (formaldehida).
2HAuCl4(aq) + 6K2CO3(aq) + 3HCHO(aq)
2Au(koloid) + 5CO2(g) + 8KCl(aq) + 3HCOOK(aq)
+ KHCO3(aq) + 2H2O(l)
b. Hidrolisis
Hidrolisis adalah reaksi suatu zat dengan air. Reaksi yang umumnya digunakan untuk membuat koloid-koloid basa dari suatu garam yang dihidrolisis (direaksikan dengan air).
Contoh
Pembuatan sol Fe(OH)3 dari hidrolisis FeCl3. Apabila ke dalam air mendidih ditambahkan larutan FeCl3 akan terbentuk sol Fe(OH)3.
FeCl3 + 3H2O(aq) Fe(OH)3(koloid) + 3HCl(aq)
c. Dekomposisi Rangkap
Contoh 1
Sol As2S3 dapat dibuat dari reaksi antara larutan H3AsO3 dengan larutan H2S.
2H3AsO3 + 3H2S(aq) As2S3(koloid) + 6H2O(l)
Contoh 2
Sol AgCl dapat dibuat dengan mencampurkan larutan perak nitrat encer dengan larutan HCl encer.
AgNO3(aq) + HCl(aq) AgCl(koloid) + HNO3(aq)
d. Pergantian Pelarut
Cara ini dilakukan dengan menganti medium pendispersi sehingga fase terdispersi yang semula larut setelah diganti pelarutnya menjadi berukuran koloid, misalnya:
- untuk membuat belerang yang sukar larut dalam air tetapi mudah larut dalam alkohol seperti etanol dengan medium pendispersi air, belerang harus terlebih dahulu dilarutkan dalam etanol sampai jenuh. Baru kemudian larutan belerang dalam etanol tersebut ditambahkan sedikit demi sedikit ke dalam air sambil diaduk. Sehingga belerang akan menggumpal menjadi partikel koloid dikarenakan penurunan kelarutan belerang dalam air.
- Sebaliknya, kalsium asetat yang sukar larut dalam etanol, mula-mula dilarutkan terlebih dahulu dalam air, kemudina baru dalam larutan tersebut ditambahkan etanol maka terjadi kondensasi dan terbentuklah koloid kalsium asetat.
Contoh
Apabila larutan jenuh kalsium asetat dicampur dengan alkohol akan terbentuk suatu koloid berupa gel.
2. Cara Dispersi
Cara ini melibatkan pemecahan partikel-partikel kasar menjadi berukuran koloid yang kemudian akan didispersikan dalam medium pendispersinya. Ada 3 cara dala metode ini, yaitu:
a. Cara mekanik
Cara mekanik adalah penghalusan partikel-partikel zat padat dengan proses penggilingan untak dapat membentuk partikel-partikel berukuran koloid. Alat yang digunakan untuk cara ini biasa disebut penggilingan koloid, yang biasa digunakan dalam:
- industri makanan untuk membuat jus buah, selai, krim, es krim, dan sebagainya.
- Industri kimia rumah tangga untuk membuat pasta gigi, semir sepatu, deterjen, dan sebagainya.
- Industri kimia untuk membuat pelumas padat, cair, dan zat pewarna.
- Industri-industri lainnya seperti industri plastik, farmasi, tekstil, dan kertas.
Sistem kerja alat penggilingan koloid:
Alat ini memiliki 2 pelat baja dengan arah rotasi yang berlawanan. Partikel-partikel yang kasar akan digiling melalui ruang antara kedua pelat baja tersebut. Kemudian, terbentuklah partikel-partikel berukuran koloid yang kemudian didispersikan dalam medium pendispersinya untuk membentuk sisitem koloid.
Contoh
Sol belerang dapat dibuat dengan menggerus serbuk belerang bersama-sama dengan suatu zat inert (seperti gula pasir), kemudian mencampur serbuk halus itu dengan air.
b. Cara Peptisasi
Cara peptisasi adalah pembuatan koloid dari butir-butir kasar atau dari suatu endapan dengan bantuan suatu zat pemeptisasi (pemecah). Zat pemeptisasi memecahkan butir-butir kasar menjadi butir-butir koloid. Istilah peptisasi dikaitkan dengan peptonisasi, yaitu proses pemecahan protein (polipeptida) yang dikatalisis oleh enzim pepsin.
Proses peptisasi dilakukan dengan cara memecah partikel-partikel besar, misalanya suspensi, gumpalan, atau endapan dengan menambahkan zat pamecah tertentu. Sebagai contoh endapan Al(OH)3 akan berubah manjadi koloid dengan manambahkan AlCl3 ke dalamnya. Endapan AgCl akan berubah menjadi koloid dengan menambahkan larutan NH3 secukupnya.
Contoh
Agar-agar dipeptisasi oleh air, nitroselulosa oleh aseton, karet oleh bensin, dan lain-lain. Endapan NiS dipeptisasi oleh H2S dan endapan Al(OH)3 oleh AlCl3.
c. Cara Busur Bredig
Busur Bredig adalah suatu alat yang khusus digunakan untuk membentuk koloid logam. Cara busur bredig ini biasanya digunakan untuk membuat sosl-sol logam, seperti Ag, Au, dan Pt. Dalam cara ini, logam dicelupkan ke dalam medium pendispersinya (air suling dingin) sampai kedua ujungnya saling berdekatan (lihat gambar 1.7).
Kemudian, kedua elektrode akan diberi loncatan listrik. Panas yang timbul akan menyebabkan logam menguap, uapnya kemudian akan terkondensasi tersebut berupa partikel-partikel koloid. Karena logam diubah jadi partikel koloid dengan proses uap logam, maka metode ini dikatagorikan sebagai metode dispersi.
Gambar 1.7 pembuatan sol logam dengan busur bredig
4. Koloid Asosiasi
Berbagai jenis zat, seperti sabun dan deterjen, larut dalam air tetapi tidak membentuk larutan, melainkan koloid. Molekul sabun atau deterjen terdiri atas bagian yang polar (disebut kepala) dan bagian yang non-polar (disebut ekor).
O
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-C-O-Na+
Ekor Kepala
Kepala sabun adalah gugus yang hidrofil (tertarik ke air) sedangkan gugus hidrokarbon bersifat hidrofob (takut air). Jika sabun dilarutkan dalam air, maka molekul-molekul sabun mengadakan asosiasi karena gugus nonpolarnya (ekor) saling tarik-menarik, sehingga terbentuk partikel koloid (lihat Gambar 1.8).
Partikel minyak
Na+
Ion stearat
O
CH3(CH2)16 -C-O-
Gugus Gugus
Hidrofob HIdrofil
Air
Ion stearat
Gambar 1.8 Larutan sabun merupakan koloid asosiasi. Ekor yang hidrofob cenderung berkumpul sekaligus menghindar dari air.
Daya pengemulsi dari sabun dan deterjen juga disebabkan oleh aksi yang sama. Gugus non-polar dari sabun akan menarik partikel kotoran (lemak) dari bahan cucian kemudian mendispersikan ke dalam air (lihat Gambar 1.9).
Kotoran Molekul Air
Deterjen
Kain
(a) (b)
(c) (d)
Gambar 1.9 Skema cara kerja detergen: (a) kotoran atau bercak lemak pada bahan cucian. (b) molekul sabun atau detergen menarik kotoran dengan gugus non-polarnya. (c) kotoran mulai terangkat. (d) kotoran didispersikan dalam air.
Sebagai bahan pencuci, sabun dan detergen bukan berfungsi sebagai pengemulsi tetapi juga sebagai pembasah atau penurun tengangan permukaan. Air yang mengandung sabun atau detergen mempunyai tengangan permukaan yang lebih rendah sehingga lebih meresap pada bahan cucian.
1.5 Kegunaan dan kerugian koloid
Sistem koloid banyak digunakan pada kehidupan sehari-hari, terutama dalam kehidupan sehari-hari. Hal ini disebabkan sifat karakteristik koloid yang penting, yaitu dapat digunakan untuk mencampur zat-zat yang tidak dapat saling melarutkan secara homogen dalam skala besar. Sistem koloid ini juga banyak di gunakan untuk keperluan industri basar maupun industri kecil.Berikut ini adalah tabel aplikasi koloid yang digunakan oleh industri basar maupun kecil (indurtri rumah tangga):
Jenis industri Contoh Aplikasi
Industri Makanan Keju, mentega, susu, saus salad
Industri Kosmetika dan perawatan tubuh Krim, pasta gigi, sabun
Industri cat Cat
Industri kebutuhan rumah tangga Sabun, detergen
Industri pertanian Peptisida dan insektisida
Industri farmasi Minyak ikan, pensilin untuk suntikan
Prnjelasan aplikasi koloid:
1. 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. Dan gula tersebut dapat kita jumpai dimana-mana.
2. Penggumpalan Darah
Darah menggandung sejumlah koloid protein yang bermuatan negatif. Jika terjadi luka, maka luka tersebut dapat diobati dengan pensil stiptik atau tawas yang mengandung ion-ion Al 3+
dan Fe3+. Ion-ion tersebut membantu agar partikel koloid di protein bersifat netral sehingga proses penggumpalan darah dapat lebih mudah dilakukan. Oleh sebab itu luka tesebut dapat tertutup kembali.
3. Penjernihan Air
Pengolahan air bersih didasarkan pada sifat-sifat koloid, yaitu koagulasi dan adsorpsi. Air sungai atau ari sumur yang keruh mengandung lumpur koloidal dan barang kali juga zat-zat warna, zat tercemar seperti limbah detergen dan pertisida. Bahan-bahan yang diperlukan untuk pengolahan air adalah tawas (alumunium sulfat), pasir, klorin, atau kaporit, kapur tohor, dan karbon aktif. Tawas berguna untuk menggumpalkan kumpur koloidal sehingga lebih mudah disaring. Tawas juga membentuk koloid Al(OH)3 yang dapat mengadsorpsi zat-zat bewarna atau zat-zat pencemaran seperti detergen dan pestisida. Apabila tingkat kekeruhan air yang diolah terlalu tinggi maka digunakan karbon aktif di samping tawas. Pasir berfungsi sebagai penyaring. Kloin atau kaporit berfungsi sebagai pembasmi hama (desinfektan), sedangkan kapur tohor
berguna untuk menaikkan pH, yaitu untuk menetralkan keasaman yang terjadi karena penggunaan tawas.
a. Pengolahan Air sederhana
Susunan alat penyaringan air sederhana, yang dapat digunakan untuk menyaring air sumur yang keruh. Dengan alat ini konsumen dapat menstrilkan air yang terdapat di sumur sehingga dapat di konsumsi, dengan alat dan material yang mudah kita tamui dimana-mana seperti pasir halus, pasir kasar, kerikil kecil, kerikil sedang dan pipa dari pralon yang berfungsi untuk mengalirkan air keruh yang telah di sterilkan. Berikut ini adalah skema proses penjernihan air, di berikan pada Gambar 1.10.
Air kotor
;;;’.’;\.,;;’;’;’;’;’;’;’ Pasir halus
;’’..;;;’;’;’;;;’;;’;’.’
))))))))))))))) Pasir kasar
@@@@@@2
Kerikil kecil
Kerikil sedang
Pipa dari pralon
Air jernih
Gambar 1.10 Susunan alat penyaringan air sederhana
a. Industri pengolahan air bersih (perusahan air minum)
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 dijadikan layak untuk diminum, harus dilakukan beberapa langkah agar partikel koloid tersebut dapat dipisahkan. Hal itu dilakukan dengan cara menambahkan tawas (Al2SO4)3. ion Al3+ yang terdapat pada tawas tersebut akan dihidrolisis membentuk partikel koloid Al(OH)3 yang bermuatan positif melalui reaksi:
Al + 3H2O Al(OH)3 + 3H+
Setelah itu, Al(OH)3 menghilangkan muatan-muatan negatif dari partikel koloid tanah liat/lumpur dan terjadi koagurasi pada lumpur. Lumpur tersebut kemudian mengandap bersama tawas yang juga mengandap karena pengaruh gravitasi. Diagram pengolahan air bersih diberikan pada Gambar 1.11.
accelator
ventury
Saringan pasir
Siphon
Reservoar air bersih
Stasiun pompa
pendistribusian
Lumpur
alum kloin kapur
Gambar 1.11 Bagan pengolahan air bersih
Mula-mula air sungai dipompa ka dalam bak prasedimentasi. di sini lumpur dibiarkan mengandap karena pengaruh gravitasi. Lumpur dibuang dengan pompa, sedangakn air selanjutnya dialirkan ke dalam bak ventury. Pada tahap ini dicampurkan tawas dan gas klorin (preklorinasi). Pada air baku yang kekeruhan dan pencemarannya tinggi, perlu dibubuhkan karbon aktif yang berguna untuk menghilangkan bau, warna, rasa, dan zat organic yang terkandung dalam air baku. Dari bak ventury, air baku yang telah dicampuri dengan bahan-bahan kimia dialirkan ke dalam accelator. Di dalam bak accelator ini terjadi proses koagurasi, Lumpur dan kotoran lain menggumpal membentuk flok-flok yang akan mengalami sedimentasi secara
gravitasi. Selanjutnya, air yang sudah setengah bersih dialirkan ke dalam bek saringan pasir. Pada saringan ini, sisa-sisa flok akan bertahan. Dari bak pasir diperoleh air yang sudah hamper bersih. Air yang sudah cukup bersih ini ditampung dalam bak lain yang disebut siphon, dimana ditambahkan kapur untuk menaikkan pH dan gas klorin (post klorinasi) untuk mematikan hama. Dari bak siphon, air yang sudah memenuhi standar air bersih selanjutnya dialirkan ke dalam reservoir, kemudian ke konsumen.
4. Koloid dan polusi
Berbagai masalah lingkungan terkait dengan koloid, pada tahun 1952 kota London gelap tertutup awan yang bukan awan hujan tetapi merupakan awan yang berisi kabut dan asap yang mengandung gas SO2 dan disebut sebagai smog. Pada hari terjadinya smog tesebut, tercatat adanya 3000 warga kota London yang meninggal dan meruapakan suatu kejadian langka karena dalam satu hari terjadi angka kematian yang sangat tinggi. Kasus serupa terjadi pada tahun 1962 yang mengakibatkan 700 warga London meninggal.
Kabut sendiri merupakan dispersi partikel air dalam udara. Kabut terjadi jika udara panas yang mengandung uap air tiba-tiba mengalami pendingin, sehingga sebagian uap air mengalami kondensasi. Jika asap bergabung dngan kabut, maka kabut menghalagi asap naik. Akibatnya, asap tetap berada di sekitar kita dan kita menghirupnya.
Asap mengandung partikel yang dapat mengiritasi paru-paru dan membuat kita batuk. Asap juga mengandung belerang dioksida (SO2). Gas ini dapat bereaksi dengan oksigen dan uap air sehingga menghasilkan banyak lender.
Dari penelitian diketahui bahwa smog dan sekarang dikenal sebagai smog fotokimia merupakan koloid (aerosol) yang mengandung gas nitrogen dioksida (NO2) dan gas ozon (O3) yang berasal dari reaksi gas buang kendaraan bermotor dengan sinar matahari. Gas buang kendaraan bermotor umumnya mengandung gas NO, CO, dan hidrokarbon. Gas-gas itu disebut sebagai polutan primer, sebab gas-gas tersebut selanjutnya akan mengalami reaksi reaksi fotokimia yaitu reaksi yang terjadi akibat adanya foton (cahaya). Reaksi fotokimia ini menghasilkan polutan sekunder yang mengandung gas NO2 dan ozon (O3) yang akhirnya membentuk smog.
Gas NO akan bereaksi dengan gas O2 di udara membentuk
2NO(g) + O2 (g) 2 NO2 (g)
Sinar matahari terutama pada daerah spectrum panjang gelombang yang lebih rendah dari 400 nm menyebabkan gas NO2 terurai menjadi NO dan atom oksigen yang sangat reaktif.
Atom oksigen yang dihasilkan sangat reaktif dan bereaksi dengan gas oksigen membentuk ozon (O3).
O(g) + O2 (g) + M O3 (g) + M
Dengan M adalah gas inert (gas yang stabil dan sukar bereaksi) misalnya N2. Ozon selanjutnya dapat bereaksi dengan ikatan rangkap yang terdapat pada hidrokarbon yang tidak terbakar pada mesin mobil, NO dan O2. salah satu hasil reaksi fotokimia tersebut adalah peroksiasetil nitrat (PAN), yaitu senyawa yang dapat menyebabkan mata perih dan berair serta menimbulkan sesak nafas.
CH3 - C - O - O - NO2
O
(senyawa PAN)
1.6 Kesimpulan
Partikel koloid dapat menghamburkan cahaya sehingga berkas cahaya yang melalui sistem koloid. Dapat diamati dari samping sifat partikel koloid ini disebut efek Tyndall.
Jika diamati dengan mikriskop ultra ternyata partikel koloid senantiasa bergerak dengan gerak patah-patah yang disebut gerak Brown. Gerak Brown terjadi karena tumbukan tak simetris antara molekul medium dengan partiekl koloid.
Koloid dapat mengadsorpsi ion atau zat lain pada permukaannya, dan oleh karena luas permukaannya yang relatif besar, maka koloid mempunyai daya adsorpsi yang besar.
Adsorpsi ion-ion partikel koloid membuat partikel koloid menjadi bermuatan listrik. Muatan koloid menyababkan gaya tolak-menolak di antara partikel koloid, sehingga menjadi stabil (tidak mengalami sedimentasi).
Muatan partikel koloid dapat ditunjukkan dengan elektroresis, yaitu pargerakan partikel koloid dalam medan listrik.
Penggumpalan partikel koloid disebut koagurasi. Koagurasi dapat terjadi karena berbagai hal, misalnya pada penambahan elektrolit. Penambahan elektrolit akan menetralkan muatan koloid, sehingga faktor yang menstabilkannya hilang.
Campuran koloid dapat dipisahkan dari ion-ion atau partikel terlarut lainnya melalui dialisis.
Koloid yang medium dispersinya berupa cairan dibedakan atas koloid liofil mempunyai interaksi yang kuat dengan mediumnya. Sebaliknya, pada koloid liofob interaksinya tersebut tidak ada atau sangat lemah.
Banyak sekali produk industri dalam bentuk koloid, terutama karena dengan bentuk koloid, maka zat-zat yang tidak saling melarutkan dapat disajikan homogen secara makroskopis.
Pengolahan air bersih memanfaatkan sifat koloid, yaitu adsorpsi dan koagurasi. Pada pengolahan air bersih digunakan tawas (alumunium sulfat), kaporit (kloin) dan kapur.
Koloid dapat dibuat dengan cara disprsi atau kondensasi. Pada cara dispersi, bahan kasar dihaluskan kemudian didisparsikan ke dalam medium dispersinya. Pada cara kondensasi, koloid dibuat dari larutan dimana atom atau molekul mengalami agregasi (pengelompokan), sehingga menjadi partikel koloid.
Sabun dan detergen bekerja sebagai bahan aktif permukaan yang fungsinya mengelmusikan lemak ke dalam air.
Asbut adalah suatu bentuk pencemaran yang merupakan sistem koloid.