SISTEM KOLOID
Kompetensi Dasar
3.14 Mengelompokkan berbagai tipe sistem koloid, dan menjelaskan kegunaan koloid dalam kehidupan berdasarkan sifat-sifatnya
4.14 Membuat makanan atau produk lain yang berupa koloid atau melibatkan prinsip koloid
Indikator Pencapaian Kompetensi Dasar
1. Menjelaskan pengertian koloid
2. Mengelompokkan jenis koloid berdasarkan fase terdispersi dan fase pendispersi
3. Mendeskripsikan sifat-sifat koloid
4. Mendeskripsikan pembuatan koloid
5. Mendeskripsikan peranan koloid dalam kehidupan sehari-hari
6. Merancang, melakukan pembuatan makanan/produk lain yang berupa koloid
Materi Pembelajaran
PETA KONSEP
1. Sistem Koloid
Apabila suatu zat dicampurkan dengan zat lain, maka akan terjadi penyebaran secara merata dari suatu zat ke dalam zat lain yang disebut sistem dispersi Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut medium pendispersi.
Berdasarkan ukuran partikelnya, sistem dispersi dibedakan menjadi tiga kelompok, yaitu suspensi, koloid, larutan.
a. Suspensi
Suspensi merupakakn sistem dispersi dengan ukuran relatif besar tersebar merata dalam medium pendispersinya. Suspensi merupakan campuran heterogen.
b. Larutan
Sistem dispersi yang ukuran partikel-partikelnya sangat kecil, sehingga tidak dapat diamati (dibedakan) antara partikel pendispersi dan partikel terdispersi meskipun dengan menggunakan mikroskop ultra. Larutan Merupakan campuran homogen
c. Koloid
Istilah koloid pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Graham (1861) berdasarkan
pengamatannya terhadap gelatin. Koloid berasal dari kata “kolia”, yang artinya “lem”. Koloid merupakan campuran yang terdispersinya berada diantara larutan dan suspensi. Koloid merupakan campuran yang sifatnya diantara campuran homogen dan campuran heterogen
Tabel 1. Perbandingan antara sifat larutan, koloid dan suspensi.
2. Jenis-jenis koloid
Sistem koloid dapat dikelompokkan berdasarkan jenis fasa terdispersi dan fasa pendispersinya. Sistem koloid dibedakan atas 8 jenis yaitu seperti yang ditunjukkan dalam tabel berikut ini.
Tabel 2. Jenis-Jenis Koloid
3. Sifat koloid
a. Efek Tyndall
Efek Tyndall adalah efek penghamburan cahaya yang disebabkan oleh partikel-partikel koloid. Pertama kali dikemukakan oleh John Tyndall (1820-1893), seorang fisikawan Inggris; setelah mengamati seberkas cahaya putih yang dilewatkan pada sistem koloid.
Gambar 3.1 Efek Tyndall pada koloid
(Sumber: https://www.ruangguru.com/)
Contoh:
▪ Sorot lampu mobil akan tampak jelas pada malam hari atau pada kondisi berkabut.
▪ Berkas sinar matahari yang melalui celah rimbunnya dedaunan pada pagi hari yang berkabut akan tampak lebih jelas.
▪ Terjadinya warna biru di langit pada siang hari dan warna jingga atau merah di langit pada saat matahari terbenam
b. Gerak Brown
Gerak Brown adalah gerak acak, gerak tidak beraturan atau gerak zig zag partikel koloid. Pertama kali disampaikan oleh Robert Brown (1827), seorang ahli biologi dari Inggris. Dia mengamati pergerakan tepung sari yang terus-menerus di dalam air
Gambar 3.2 Gerak Brown
(Sumber: https://www.ruangguru.com/)
c. Muatan koloid
1. Elektroforesis
Elektroforesis adalah pergerakan partikel koloid dalam medan listrik. Apabila ke dalam sistem 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 bergerak ke katode (elektrode negatif). Dengan demikian, elektroforesis dapat digunakan untuk menentukan jenis muatan koloid
Contoh penggunaan metode ini adalah:
▪ untuk identifikasi DNA
▪ penyaring debu pada cerobong asap pabrik ( disebut pesawat Cottrel ).
Gambar 3.3 Peristiwa elektroforesis pada koloid
(Sumber: https://www.ruangguru.com/)
2. Adsorpsi
Adsorpsi adalah proses penyerapan suatu partikel zat, baik berupa ion, atom, maupun molekul pada permukaan zat lain. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik yang tidak seimbang pada, partikel zat yang berada pada permukaan adsorben.
Contoh:
▪ proses pemurnian gula tebu
▪ pembuatan obat norit
▪ proses penjernihan air minum
▪ Pewarnaan tekstil.
Gambar 3.4 Peristiwa adsorpsi
d. Koagulasi
Koagulasi adalah peristiwa pengendapan partikel-partikel koloid sehingga fase terdispersi terpisah dari medium pendispersinya. Koagulasi disebut juga penggumpalan. Koagulasi terjadi karena dispersi koloid kehilangan kestabilannya dalam mempertahankan partikel-partikelnya untuk tetap tersebar di dafam mediumnya. Hal ini terjadi karena keduanya mempunyai muatan yang berlawanan sehingga saling menetralkan. Keadaan ini menyebabkan penggabungan partikel-partikel koloid sehingga ukuran partikelnya menjadi lebih besar (hingga berukuran suspensi).
Contoh:
▪ Pengolahan karet dari bahan mentahnya (lateks) dengan koagulan berupa asam format.
▪ Proses penjernihan air dengan menambahkan tawas.
▪ Proses terbentuknya delta di muara sungai
▪ Asap atau debu pabrik dapat digumpalkan dengan alat koagulasi listrik (pesawat Cottrel)
Gambar 3.5 Koagulasi
(Sumber: https://www.ruangguru.com/)
e. Dialisis
Dialisis merupakan cara mengurangi ion-ion pengganggu yang terdapat dalam sistem koloid dengan menggunakan selaput semipermiabel. Ion-ion pengganggu koloid berasal dari larutan elektrolit yang ditambahkan ke dalam koloid untuk mempertahankan kestabilan koloid. Kestabilan koloid dapat dipertahankan dengan penambahan sedikit elektrolit dengan konsentrasi tepat. Apabila konsentrasi elektrolit tidak tepat terbentuklah ion- ion yang mengganggu kestabilan koloid. Adanya ion-ion pengganggu ini dapat dicegah atau dihilangkan dengan cara dialisis. Alat yang digunakan disebut dialisator. Proses dialisis dilakukan dengan cara memasukkan dispersi koloid ke dalam kantong semipermeabel dan mencelupkannya ke dalam air mengaiir.
Contoh:
▪ Memisahkan ion-ion sianida dari tepung tapioka
▪ Proses cuci darah bagi penderita gagal ginjal (hemodialisis ).
▪ Proses pemisahan hasil metabolisme dari darah oleh ginjal manusia.
Gambar 3.6 Peristiwa dialisis
(Sumber: http://firdanurzanah.blogspot.com/)
f. Koloid Pelindung
Koloid pelindung adalah koloid yang dapat melindungi koloid lain agar tidak terjadi koagulasi. Koloid pelindung bekerja dengan cara membentuk lapisan di sekeliling partikel koloid lain. Lapisan ini berfungsi sebagai pelindung muatan koloid tersebut sehingga partikel koloid tidak menggumpal atau terpisah dari mediumnya.
Contoh:
▪ Pada pembuatan es krim digunakan gelatin untuk mencegah pembentukan kristal besar es atau gula.
▪ Zat-zat pengemulsi (sabun dan deterjen).
▪ Butiran-butiran halus air dalam margarin distabilkan dengan lesitin.
▪ Warna-warna dalam cat distabilkan dengan oksida logam dengan menambahkan minyak silikon.
▪ Pada industri susu, kasein digunakan untuk melindungi partikel-partikel minyak atau
g. Koloid Liofil dan Liofob
Koloid yang medium pendispersinya cair, dibedakan atas koloid liofil dan koloid liofob.
1. Koloid liofil adalah koloid yang fase terdispersinya dapat menarik medium pendispersi yang berupa cairan akibat adanya gaya Van der Waals atau ikatan hidrogen. Liofil artinya “cinta cairan” (Bahasa Yunani; lio=cairan; philia=cinta). Sol liofil yang setengah padat disebut gel. Contoh, selai dan gelatin. Jika medium pendispersinya berupa air, maka disebut koloid hidrofil. Koloid hidrofil mempunyai gugus ionik atau gugus polar di permukaannya, sehingga mempunyai interaksi yang baik dengan air. Butir-butir koloid liofil/hidrofil dapat mengadsorpsi molekul mediumnya sehingga membentuk suatu selubung (disebut solvatasi / hidratasi). Akibatnya butir-butir koloid terhindar dari agregasi/pengelompokan. Sol hidrofil tidak menggumpal pada saat penambahan sedikit elektrolit. Zat terdispersinya dapat dipisahkan melalui proses pengendapan atau penguapan.
Contoh: sabun, detergen, agar-agar, kanji, dan gelatin.
2. Koloid liofob adalah suatu koloid yang fase terdispersinya tidak dapat mengikat atau menarik medium pendispersinya. Liofob berarti takut cairan. (phobia=takut). Jika medium pendispersinya berupa air, maka disebut koloid hidrofob. Koloid ini biasanya berasal dari senyawa anorganik. Koloid hidrofob bersifat irreversibel, artinya tidak dapat kembali ke keadaan semula. Misalnya: sol emas. Jika medium pendispersinya diambil, sol emas membentuk emas padat. Setelah emas padat terbentuk, tidak dapat berubah menjadi sol emas kembali, meskipun ditambah dengan medium pendispersinya.
Tabel 1 Perbedaan sol liofil dan sol liofob
4. Pembuatan koloid
Koloid dapat dibuat dengan 2 cara utama yaitu:
a. Kondensasi
Cara kondensasi yaitu dengan mengubah partikel-partikel yang lebih kecil menjadi partikel yang lebih besar yaitu partikel koloid. Pembuatan koloid dengan cara ini dapat dilakukan dengan 2 macam cara yaitu kimia dan fisika.
1) Kimia.
Pembuatan partikel koloid dari partikel larutan sejati melalui reaksi kimia, meliputi :
a) Reaksi Hidrolisis. Reaksi hidrolisis merupakan reaksi yang terjadi antara suatu spesi dengan air.
Contoh: Pembuatan sol Fe(OH)3 dari hidrolisis FeCl3
FeCl3 (aq) + 3 H2O(l) ⟶ Fe(OH)3 (s) + 3HCl (aq)
b) Reaksi Substitusi. Merupakan reaksi penggantian pasangan. Contoh: Pembuatan sol As2O3 dengan mengalirkan gas H2Ske dalam larutan As2O3
As2O3(aq) + 3H2S(g) → As2S3(s)
+ 3H2O(l).
+ 3H2O(l).
c) Reaksi Redoks. Merupakan reaksi kimia yang diikuti dengan perubahan bilangan oksidasi.
Contoh: Pembuatan sol belerang.
2 H2S(g) + SO2(aq) ⟶ 2 H2O(l) + 3 S
(koloid)
(koloid)
2) Fisika.
Pembuatan partikel koloid dengan cara mengkondensasikan partikel melalui:
a) Penggantian Pelarut untuk menurunkan kelarutan suatu zat terlarut
Contoh: Pembuatan sol belerang
Sol belerang dalam air dapat dibuat dengan cara melarutkan belerang ke dalam alkohol hingga larutan menjadi jenuh. Selanjutnya larutan jenuh yang terbentuk diteteskan ke dalam air sedikit demi sedikit.
b) Pendinginan
Suatu koloid dapat dibuat melalui proses pendinginan, tujuannya untuk menggumpalkan suatu larutan sehingga menjadi koloid karena kelarutan suatu zat sebanding dengan suhu.
Contoh : pembuatan sol belerang, dapat dibuat dengan melarutkan belerang ke dalam air panas, kemudian didinginkan
c) Pengembunan Uap
Sol raksa (Hg) dibuat dengan cara menguapkan raksa. Setelah itu, uap raksa dialirkan melalui air dingin hingga akhirnya diperoleh sol raksa.
b. Cara Dispersi
Cara dispersi dilakukan dengan memperkecil ukuran partikel koloid dari suspensi kasar menjadi partikel berukuran koloid. Pembuatan koloid dengan cara dispersi dapat dilakukan melalui beberapa metode yaitu:
1. Cara Mekanik
Pembuatan koloid secara mekanik dilakukan dengan cara menggerus/ menghaluskan partikel- partikel kasar menjadi partikel-partikel halus. Kemudian didispersikan ke dalam medium pendispersi.
Contoh:
Sol belerang dapat dibuat dengan cara menggerus serbuk belerang bersama-sama dengan zat inert (misalnya gula pasir) kemudian mencampur serbuk halus tersebut dengan air.
2. Cara Peptisasi
Cara peptisasi adalah cara pembuatan koloid dari butir-butir kasar atau dari suatu endapan dengan bantuan suatu zat pemecah (zat pemeptisasi). Zat pemeptisasi akan memecahkan butir- butir kasar menjadi butir-butir koloid.
Contoh:
▪ Agar-agar dipeptisasi oleh air
▪ Nitroselulosa oleh aseton
▪ Karet oleh bensin
▪ Endapan NiS dipeptisasi oleh H2S
3. Busur Bredig
Cara ini digunakan untuk membuat sol-sol logam (koloid logam). Logam yang akan dijadikan koloid digunakan sebagai elektrode yang dicelupkan ke dalam medium pendispersi. Kemudian dialiri arus listrik yang cukup kuat sehingga terjadi loncatan bunga api listrik. Adanya suhu tinggi menyebabkan atom-atom logam akan terlempar ke dalam medium pendispersi (air), lalu atom-atom tersebut akan mengalami kondensasi sehingga membentuk suatu koloid logam. Cara ini merupakan gabungan antara cara dispersi dan kondensasi.
Contoh: Pembuatan sol platina dalam sol emas.
4. Cara Homogenisasi
Cara yang digunakan untuk membuat suatu zat menjadi homogen dan berukuran partikel koloid dengan menggunakan mesin homogenisasi
Contoh
▪ Emulsi obat di pabrik obat dilakukan dengan proses homogenisasi.
▪ Pembuatan susu kental manis yang bebas kasein dilakukan dengan mencampurkan serbuk susu skim ke dalam air dengan menggunakan mesin homogenisasi
5. Cara Dispersi dalam Gas
Cara ini dilakukan dengan menyemprotkan cairan melalui atomizer.
Contoh: obat asma semprot, hair spray dan parfum.
5. Cara Memurnikan Koloid
Dalam kehidupan sehari-hari, koloid dalam keadaan bercampur dengan zat lain atau belum dalam keadaan murni. Terdapat 3 cara untuk memurnikan koloid, yaitu:
a. Dialisis.
Dialisis adalah teknik memurnikan koloid dengan cara melewatkan suatu pelarut pada sistem koloid melalui membran semi permeabel. Ion-ion atau molekul terlarut akan terbawa oleh pelarut, sedangkan partikel koloid tidak.
b. Ultrafiltrasi.
Diameter partikel koloid lebih kecil daripada partikel suspensi sehingga koloid tidak dapat disaring menggunakan kertas saring biasa. Koloid dapat disaring dengan menggunakan kertas saring yang berpori halus. Untuk memperkecil pori, kertas saring dicelupkan ke dalam kolodian, misalnya selofan.
c. Elektroforesis.
Selain untuk menentukan muatan koloid dan memisahkan asap dan debu dari udara, elektroforesis juga dapat digunakan untuk memurnikan koloid dari partikel-partikel zat pelarut. Cara kerja pemurnian dengan cara elektroforesis adalah koloid yang bermuatan negatif akan bergerak ke arah elektrode positif, sedangkan koloid yang bermuatan positif akan bergerak ke arah elektrode negatif sehingga campuran koloid positif dan negatif dapat dipisahkan.
6. Koloid Dalam Kehidupan Sehari hari
a. Sabun dan Detergen
Sabun dan detergen tersusun atas bagian kepala (polar) yang bersifat liofil (hidrofil) dan bagian ekor (nonpolar ) yang bersifat liofob (hidrofob). Bagian ekor lebih suka berikatan dengan minyak atau lemak, sedangkan bagian kepala lebih suka berikatan dengan air. Ketika sabun/ detergen dilarutkan dalam air, maka molekul-molekul sabun/detergen akan mengadakan asosiasi dan orientasi karena gugus nonpolarnya (ekor) saling terdesak sehingga terbentuk partikel koloid. Bagian kepala (hidrofil) akan menghadap ke air sedangkan bagian ekornya (hidrofob) akan berkumpul mengarah ke dalam.
Gambar 6.1. Struktur sabun
(Sumber: https://sainskimia.com)
b. Pengolahan Air Bersih
Secara garis besar, pengolahan air secara sederhana dapat dilakukan melalui beberapa tahapan yaitu:
1) Pengendapan
Untuk memisahkan partikel suspensi kasar yang dengan hanya grativasi partikel tersebut akan mengendap.
2) Penyaringan.
Bertujuan untuk memisahkan gumpalan kotoran yang dihasilkan dari proses pengendapan. Bahan yang dipakai : pasir, kerikil, ijuk.
3) Koagulasi.
Koloid yang digunakan untuk menggumpalkan kotoran, yaitu : Al(OH)3 yang bisa diperoleh dari tawas KAl(SO4)2, aluminium sulfat dan Poly Aluminium Chloride (PAC = polimer dari AlCl3-AlCl3-AlCl3-….. . )
4) Penambahan Desinfektan.
Bertujuan untuk membunuh kuman-kuman yang terlarut dalam air. Bahan yang dipakai : kaporit [ Ca(ClO)2 ] atau klorin.
Gambar 6.2 Skema Pengolahan Air minum
(Sumber: https://docplayer.info)
c. Pemurnian gula
Gula tebu yang masih berwarna dilarutkan dengan air panas, kemudian dialirkan melewati sistem koloid, yaitu tanah diatom atau karbon. Zat warna pada gula tebu akan teradsorpsi sehingga akan diperoleh gula yang bersih dan putih.
d. Pembentukan delta
Tanah liat dan pasir yang terbawa oleh aliran sungai merupakan sistem koloid yang bermuatan negatif. Sedangkan air laut mengandung ion-ion Na+ , Mg2+dan Ca2+. Ketika air sungai dan air laut bertemu di muara, maka partikel- partikel air laut yang bermuatan positif akan menetralkan sistem koloid pada air sungai sehingga terjadi koagulasi yang ditandai dengan terbentuknya delta.
e. Penggumpalan darah
Darah mengandung koloid protein yang bermuatan negatif. Jika terdapat suatu luka kecil, untuk membantu penggumpalan darah digunakan styptic pencil atau tawas yang mengandung ion Al3+ dan Fe3+. Ion-ion ini akan menetralkan muatan-muatan partikel koloid protein sehingga membantu mempercepat penggumpalan darah.
Latihan
1. Jika satu sendok tepung tapioka dicampur dengan segelas air dingin, kemudian diaduk terus menerus hingga tercampur sempurna. Kemudian dipanaskan di atas nyala api sambil terus diaduk hingga mendidih. Apakah hasil pencampuran tepung tapioka dengan air yang kemudian dipanaskan tersebut tergolong dalam koloid? Jelaskan alasannya!
2. Apakah jenis koloid dari getah karet dan bagaimanakah memisahkan getah karet?
DAFTAR PUSTAKA
Sudarmo, Unggul. 2014, Kimia untuk SMA /MA kelas XI, Surakarta, Erlangga
Sari,Novitalia Ablinda Sari, S.T, S.Pd.2020, Modul Pembelajaran SMA Kimia Kelas XI,Kemendikbud
Sunarya, Yayan, dan Setiabudi, 2009. Muda dn Aktif Belajar Kimia Untuk Kelas XI sekolah Menengah Atas/Madrasah Aliyah Ilmu Pengetahuan Alam, Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta
Sutresna . Nana. 2013. KIMIA SMA XI Sekolah Menengah Atas. Jakarta. Grafindo.
https://www.ruangguru.com/blog/mengenal-sistem-koloid (di akses 14 juni 2021)
https://docplayer.info/32387164-Modul-kimia-sma-xii-mipa-sistem-koloid-yovita-emiliana-irmayanti.html (di akses 14 juni 2021)
https://www.nafiun.com/2013/07/contoh-proses-elektroforesis-koloid.html (di akses 14 juni 2021)
http://firdanurzanah.blogspot.com/2015/09/dialisis-normal-0-false-false-false-en.html (di akses 14 juni 2021)
https://www.pelajaran.co.id/2016/07/cara-pembuatan-koloid-cara-kondensasi-dan-cara-dispersi.html(di akses 14 juni 2021)
https://sainskimia.com/berbagai-jenis-sabun-dan-penjelasannya/(di akses 14 juni 2021)
