Sifat-Sifat Koloid + Pengetahuan Umum Yang Berhubungan Dengan Sifat Koloid

Jika kamu belum mengetahui tentang sistem koloid, kamu bisa mempelajarinya dalam artikel Sistem Koloid Ada Di Sekitar Kita. Dalam artikel ini adalah sifat-sifat dan cara pembuatannya.

Berikut ini sifat-sifat koloid :

Gerak Brown

Gerak Brown adalah gerak lurus tak beraturan (atau dikenal dengan nama gerak zig-zag) dari partikel koloid dalam medium/media pendispersinya. Gerak Brown terjadi karena tabrakan/benturan antara partikel koloid dengan medium pendispersinya dari segala arah.

Oleh karena partikel koloid bergerak melayang terus-menerus, sehingga koloid sulit mengendap atau bersifat stabil. Fenomena gerak Brown ditemukan oleh Robert Brown pada tahun 1827.

“ Rajin-rajin belajar Kimia dan Fisika barangkali nanti kamu bisa menjadi penemu sekaligus wiraswasta yang akan membantu memajukan negara Indonesia ini jika kamu menemukan passion di dalamnya. Dan pastilah kamu akan terus dikenang selama dunia ini belum berakhir ”.

Efek Tyndall

Efek Tyndall adalah peristiwa penghamburan cahaya oleh partikel-partikel koloid karena ukuran molekul koloid yang cukup besar. Efek Tyndall dikemukakan oleh John Tyndall (1820-1893). Peristiwa efek Tyndall dapat digunakan untuk membedakan sistem koloid dan larutan sejati.

Larutan sejati adalah campuran zat yang bersifat homogen (berasal dari jenis yang sama) dan stabil.

Berikut gejala-gejala efek Tyndall dalam kehidupan sehari-hari :

- Langit pada siang hari berwarna biru, sedangkan ketika matahari terbenam, langit di ufuk barat berwarna jingga atau merah.

“ Fenomena efek Tyndall tentang langit ini cocok untuk membuat kalimat dalam novel atau cerpen nih!. Yang mana kamu bisa membuat kalimatnya, seperti : Efek Tyndall mulai terlihat di langit senja. Karena itu, ilmu pengetahuan juga penting untuk membuat cerita fiksi. Tidak percaya?. Coba buktikan melalui artikel Ilmu Pengetahuan Dapat Menambah Bobot Cerita Fiksi”.

- Di dalam kamar yang gelap dan berdebu (berasap), seberkas sinar yang masuk melalui lubang kecil dinding kamar (atap rumah) akan terlihat dengan jelas sebagai berkas sinar yang lurus.

- Jika kamu menonton film di gedung bioskop, kemudian ada asap rokok yang mengepul ke atas, maka cahaya proyektor (layar lebar) terlihat lebih terang, sedangkan gambar pada layar terlihat buram.

- Sorot lampu mobil pada malam yang berkabut atau jalan berdebu akan terlihat lebih jelas.

Adsorpsi Koloid

Adsorpsi adalah peristiwa penyerapan suatu molekul atau ion pada permukaan suatu zat. Sistem koloid mempunyai kemampuan mengadsorpsi karena partikel koloid mempunyai permukaan yang luas.

Contoh :

a. Sol dari besi (II) hidroksida (Fe(OH)₃) mampu mengadsorpsi ion-ion H₊, sehingga sol dari Fe(OH)₃ menjadi bermuatan positif.

b. Sol dari arsenik sulfida (As₂S₃) mengadsorpsi ion-ion S₂^-, sehingga sol dari As₂S₃ menjadi bermuatan negatif.

Sifat adsorpsi dari sistem koloid dapat digunakan pada proses-proses sebagai berikut :

a. Proses permurnian gula pasir dengan sistem koloid yang berupa tanah diatomal/diatome atau arang aktif.

Berikut sekilas tentang tanah diatomal

Tanah diatomal dikenal juga dengan istilah tripolit, tepung fosil, kieselguhr. Tanah diatomal merupakan sejenis batu sedimen silika (kieselguhr) yang terbentuk karena pengendapan kulit atau kerangka diatome (fosil tumbuhan air, yaitu ganggang bersel tunggal atau ganggang kersik yang memiliki permukaan dinding mengandung silika/kerikil) yang mengendap di dalam danau/dasar air.

Diatome yang mati dapat membentu endapan karena arus air di sekitarnya kecil. Diatome menyatu dengan elemen pengotor yang bervariasi dari jenis dan jumlahnya. Elemen pengotor tersebut antara lain abu vulkanik, larutan garam, lempung, senyawa karbonat (CO₃), pasir silika (atom Si) dan unsur organik lainnya. Kandungan air di dalam tanah diatomal berubah-ubah.

Sifat-sifat tanah diatomal, antara lain : 

- memiliki massa jenis yang rendah, yaitu sekitar (± 0,45) atau ringan.

- memiliki daya serap sekitar 25 % - 45 %.

- umumnya berwarna putih/abu-abu, tetapi sebenarnya warna pada tanah diatome sesuai dengan elemen pengotornya. Ada tanah diatomal yang berwarna kuning, cokelat, merah muda, hitam dan hijau.

- memiliki daya hantar listrik dan panas yang rendah.

- mudah dipisahkan/pecah.

- porous (mempunyai banyak pori-pori).

- permeabel (dapat dilalui oleh partikel apapun).

Tanah diatomal dapat digunakan untuk bahan pembuat bata ringan (wallboard) jika dicampur dengan tanah, bahan peredam panas (isolator), bahan penyaring, bahan pembuat keramik, bahan untuk pemutih pada industri kertas atau cat tembok dan bahan penggosok logam.

b. Penggunaan arang aktif. Misalnya, pada obat norit (obat sakit perut), lemari es (menghilangkan bau) dan rokok filter (untuk mengikat asap nikotin dan tar (bentuk senyawa kimia berbahaya yang terkandung dalam asap rokok yang dapat mengendap dalam paru-paru)). Arang aktif bersifat adsorben (mempunyai kemampuan untuk menyerap). Arang aktif disebut juga karbon aktif.

Berikut sekilas tentang arang aktif

Umumnya, arang aktif dibentuk dari batok kelapa yang sudah tua dan memiliki kadar air yang rendah dengan melalui proses pembakaran pada suhu tinggi dalam wadah/tangki tertutup yang mana hanya terdapat lubang kecil sebagai celah keluarnya asap agar kita bisa mengetahui apakah arang aktif telah jadi atau belum.

Apabila asap terlihat tebal dan putih, maka batok kelapa sedang mengering. Apabila asap terlihat berwarna kuning, maka sedang terjadi proses pengakarbonan. Apabila asap terlihat berwarna biru, maka pengarangan hampir selesai dan sedang dalam proses pendinginan. Setelah dingin, arang bisa dibongkar.

c. Menghilangkan bau badan

Deodorant dan antiperspirant (zat anti keringat) dapat menghilangkan bau badan. Pada roll on deodorant digunakan zat adsorben berupa aluminium stearat (Al(C₁₇H₃₅COO)₃). Jika deodorant digosokkan pada anggota badan, maka aluminium stearat akan mengadsorpsi keringat yang menyebabkan bau badan dan dapat memutihkan kulit.

Aluminium stearat merupakan bubuk putih yang tidak larut dalam air, tetapi larut dalam minyak. Selain itu, aluminium stearat juga digunakan untuk pembuatan kain anti air, beton dan pengering dalam cat dan pernis (cat pelapis kayu agar terlihat mengilap).

d. Penjernihan air

Air sungai atau air sumur yang keruh mengandung lumpur koloidal, zat-zat warna dan zat pencemar, seperti limbah, detergen dan pestisida. Proses penjernihan air (pengolahan air) terdiri dari tiga tahap, yaitu :

- Tahap 1 : Pengendapan

Proses pengendapan memerlukan tempat yang luas dan waktu yang lama. Namun, benda-benda yang berupa koloid tidak bisa diendapkan dengan cara ini. Untuk pengendapan benda-benda berupa koloid harus menggunakan zat koagulan (penjernih air). Zat koagulan yang banyak digunakan adalah aluminium sulfat (Al₂(SO₄)₃).

Berikut sekilas tentang zat koagulan

Zat koagulan merupakan donor muatan positif untuk mendestabilisasi (membuat tidak stabil) muatan negatif suatu partikel. Zat koagulan lainnya, yaitu  sodium aluminat (NaAlO₂), alum sulfat/tawas, polyaluminium chloride (PAC), ferri sulfat (Fe₂(SO₄)₃.9H₂O), ferri klorida (FeCl₃.6H₂O) dan ferro sulfat (FeSO₄.7H₂O).

PAC  dapat bekerja pada tingkat pH yang lebih luas, kecuali pada air tertentu. PAC tidak menyebabkan air menjadi keruh bila digunakan secara berlebihan. Bahkan, PAC justru dapat menghilangkan warna keruh pada air. PAC lebih cepat membentuk flok (gumpalan-gumpalan kecil) karena gugus aluminat bekerja dengan efektif dalam mengikat koloid.

Alum sulfat/tawas dapat menghilangkan warna keruh pada air. Senyawa besi, seperti ferri sulfat, ferri klorida dan ferro sulfat juga dapat menghilangkan warna keruh pada air.

- Tahap 2 : Penyaringan dengan penyaring pasir

Air yang ditambahkan zat koagulan akan mengalami pengendapan dan benda-benda koloid yang sudah menggumpal dibiarkan mengendap. Setelah mengalami pengendapan, air tersebut disaring dengan penyaring pasir.

- Tahap 3 : Penambahan air kapur, kaporit dan kapur tohor

Penambahan air kapur (Ca(OH)₂) bertujuan untuk menaikkan pH air jernih tersebut. Penambahan klorin atau kaporit bertujuan untuk membunuh bakteri pada air jernih. Penambahan kapur tohor bertujuan untuk menaikkan pH air atau menetralkan keasaman yang terjadi karena penggunaan tawas.

Berikut sekilas tentang kapur tohor

Kapur tohor disebut juga kalsium oksida (CaO). Kapur tohor dibentuk melalui proses pembakaran kapur mentah pada suhu ± 90 ^oC. Jika kapur tohor disiram dengan air akan menghasilkan panas dan berubah menjadi kapur padam atau kalsium hidroksida (CaOH).

Kapur tohor digunakan untuk memasak dengan biaya yang murah, dalam makanan kaleng agar bisa memanaskan dirinya sendiri, sebagai cahaya lampu pada panggung teater sebelum ditemukannya lampu listrik, pembuatan telur bitan (telur hitam/telur seribu tahun) dan pembuatan semen.

*Telur bitan merupakan makanan khas Tionghoa yang terbuat dari telur ayam atau telur itik yang diawetkan di dalam campuran lempung, abu, garam, kapur tohor dan sekam padi selama beberapa minggu atau beberapa bulan. Selama proses pengawetan kuning telur akan berubah warna menjadi warna hijau gelap dan berbau belerang atau amonia, sedangkan putih telur akan berubah warna menjadi kecokelatan yang sedikit transparan.

Elektroforesis

Elektroforesis adalah pergerakan partikel koloid di bawah pengaruh medan listrik. Beberapa kegunaan dari proses elektroforesis, antara lain :

- Untuk menentukan muatan partikel koloid.

- Untuk memproduksi barang-barang industri yang terbuat dari karet, misalnya pada pembuatan sarung tangan dan boneka.

- Untuk mengurangi zat pencemar udara yang dikeluarkan dari cerobong asap pabrik dengan alat Cottrell.

Koagulasi

Koagulasi adalah pengumpalan partikel koloid atau pembentukan flok-flok halus yang dapat diendapkan karena kerusakan stabilitas sistem koloid atau penggabungan partikel koloid yang berbeda muatan dengan suatu zat koagulan.

Proses pembentukan flok disebut flokulasi. Partikel yang berukuran lebih besar akan lebih mudah mengendap daripada partikel yang berukuran lebih kecil.

Agar partikel koloid membentuk flok, gaya tolak-menolak elektrostatik antara partikel-partikelnya harus dikurangi dan transportasi antara partikel-partikel yang mengalami destabilisasi harus saling bertemu.

Contoh proses koagulasi dalam kehidupan sehari-hari, antara lain perebusan telur, pembuatan yoghurt, pembuatan lateks (getah tumbuhan yang berwarna putih), pembentukan delta dan proses penjernihan air dengan penambahan Al₂(SO₄)₃.

Berikut sekilas tentang delta

Partikel lumpur dan tanah liat yang terkandung dalam air sungai akan mengendap ketika bertemu dengan air laut yang mengandung elektrolit, hingga terbentuk delta pada muara sungai.

Faktor-faktor yang mempengaruhi koagulasi adalah :

- Suhu air

- Derajat keasaman (pH)

Jika kamu ingin menghitung derajat keasaman (pH) suatu larutan, kamu dapat mempelajarinya dalam artikel Larutan Asam Basa (Konsentrasi Ion H+ Dan Ion OH-, Derajat Ionisasi Dan pH)

- Jenis dan jumlah koagulan

- Kadar ion terlarut

- Tingkat kekeruhan

- Kecepatan pengadukan

Semakin cepat pengadukan, maka  semakin cepat flok-flok halus yang terbentuk karena semakin cepat partikel-partikel koloid yang terikat atau semakin banyak partikel-partikel padat dalam air saling berbenturan.

- Alkalinitas

Alkalinitas merupakan penyangga perubahan pH air dan indikasi kesuburan air dengan menghitung kandungan ion hidroksida, ion karbonat dan ion bikarbonat. Ion karbonat dan ion bikarbonat (HCO₃^-) dapat mengikat unsur dari golongan logam alkali tanah yang terdapat dalam air tawar.

Alkalinitas menunjukkan nilai kapasitas air untuk menetralkan penambahan asam tanpa menurunkan harga pH suatu larutan. Perairan dengan nilai alkalinitas yang tinggi tidak disukai oleh organisme air/akuatik. Perairan dengan nilai alkalinitas yang tinggi memiliki kadar garam natrium yang tinggi.

Berikut sekilas tentang air sadah

Nilai alkalinitas pada perairan umumnya sama dengan nilai kesadahan air. Kesadahan air adalah kandungan mineral, seperti ion kalsium dan ion magnesium dalam bentuk garam karbonat yang terkandung dalam air. Air sadah memiliki kadar mineral yang tinggi. Sabun dapat menentukkan nilai kesadahan air.

Jika air merupakan air sadah/air keras, makan sabun yang dimasukkan ke dalam air tersebut akan sulit berbuih/ hanya menghasilkan sedikit buih. Kebalikkan dari air sadah adalah air lunak (air yang memiliki kadar mineral yang rendah).

Air sadah terbagi menjadi dua jenis, yaitu :

- Air sadah sementara adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat, kalsium bikarbonat (Ca(HCO₃)₂) atau magnesium bikarbonat (Mg(HCO₃)₂). Air sadah sementara adalah air yang nilai kesadahannya dapat dihilangkan dengan dilakukan pemanasan.

- Air sadah tetap adalah air sadah yang mengandung ion bikarbonat, kalsium klorida (CaCl₂), kalsium nitrat (Ca(NO₃)₂), kalsium sulfat (CaSO₄), magnesium klorida (MgCl₂), magnesium nitrat (Mg(NO₃)₂) dan magnesium sulfat (MgSO₄). Jika air sadah yang dipanaskan tetap sulit membuat sabun berbuih, maka air tersebut termasuk jenis air sadah tetap.

Meminum air sadah dapat menimbulkan beberapa masalah dalam tubuh. Air sadah menyebabkan pengendapan mineral yang dapat menyumbat saluran pipa dan keran.

Air sadah yang bercampur sabun tidak dapat membentuk busa, melainkan membentuk gumpalan sabun yang sulit dihilangkan. Hal ini dapat menyebabkan pemborosan sabun.

Zat-zat untuk menghilangkan kesadahan air, seperti resin dan zeolit (Na₂Al₂Si₃O₁₀.2H₂O).

Kestabilan Koloid

Dua jenis zat yang digunakan untuk kestabilan koloid, antara lain :

- Koloid pelindung adalah sistem koloid yang ditambahkan pada sistem koloid lain agar diperoleh koloid yang lebih stabil. Contohnya gelatin (protein dari serabut kolagen pada hewan yang tak berasa dan transparan) yang digunakan pada pembuatan es krim untuk mencegah terbentuknya kristal es yang kasar.

- Emulgator (zat pengemulsi) digunakan untuk menstabilkan emulsi.

Dialisis

Dialisis adalah menghilangkan ion-ion yang mengganggu kestabilan koloid dengan menggunakan selaput semipermeabel yang hanya dapat dilewati oleh ion dan air, tetapi tidak dapat dilewati oleh partikel koloid.

Contoh pada proses cuci darah bagi penderita gagal ginjal.  Proses dialisis berfungsi untuk menghilangkan urea (CH₄N₂O) yang terkandung dalam darah.

Koloid Liofil Dan Koloid Liofob

Sol adalah sistem koloid yang fase pendispersinya/zat yang terdispersi merupakan zat padat dalam medium pendispersi berupa zat cair. Sol dibedakan menjadi dua, yaitu :

- Koloid Liofil adalah koloid yang senang dengan medium pendispersinya. Jika medium pendispersinya adalah air, maka disebut hidrofil. Contohnya agar-agar, tepung kanji, cat, lem, gelatin, putih telur dan tinta warna.

- Koloid Liofob adalah koloid yang tidak suka dengan medium pendispersinya. Jika medium pendispersinya adalah air, maka disebut hidrofob. Contohnya sol dari emas, sol dari belerang, sol dari arsenik sulfida dan sol dari besi (II) hidroksida.

Berikut ini tabel perbedaan antara koloid liofil dan koloid liofob :

Koloid Liofil	Koloid Liofob
Stabil	Kurang stabil
Biasanya terdiri atas zat organik	Biasanya terdiri atas zat anorganik
Kekentalan yang tinggi	Kekentalan yang rendah
Sukar dikoagulasikan oleh elektrolit	Mudah dikoagulasikan oleh elektrolit
Gerak Brown dan efek Tyndall yang kurang jelas	Gerak Brown dan efek Tyndall terlihat jelas
Pada penguapan atau pendinginan akan menghasilkan gel yang akan membentuk sol lagi jika diberi medium pendispersi	Pada penguapan atau pendinginan akan mengkoagulasi dan jika diberi medium pendispersi tidak membentuk sol lagi