Sifat-sifat Koloid, Koloid Liofil dan Koloid Liofob

I. Sifat-sifat Koloid

            Sifat-sifat yang dimiliki koloid antara lain efek Tyndall, gerak Brown, bermuatan, adsorpsi, dan koagulasi. Gerak Brown, bermuatan, adsorpsi, serta koagulasi berkaitan dengan interaksi antara partikel terdispersi dan medium pendispersi.

1. Efek Tyndall

Fenomena efek Tyndall dikemukakan oleh John Tyndall (1820-1893), seorang ahli fisika dari Inggris. Efek Tyndall adalah gejala penghamburan sinar oleh partikel koloid. Susunan partikel dalam koloid menyebabkan berkas sinaar akan dihamburkan oleh partikel-partikel koloid. Jika berkas sinar tersebut dilewatkan melalui larutan, seluruh berkas sinar tidk tertahan. Jika berkas sinar dilewatkan melalui suspensi, pertikel-partikel akan menahan berkas sinar tersebut. Oleh karena itu, efek Tyndall dapat digunakan untuk membedakan antara larutan, koloid, dan suspensi.

 

 

Gambar 1. Efek Tyndall (a) larutan sejati meneruskan cahaya, berkas cahaya tidak kelihatan; (b) sistem koloid menghamburkan cahaya, berkas cahaya kelihatan.

            Tahukah kamu, mengapa berkas sinar pada koloid terlihat jelas ? Hal tersebut disebabkan ukuran partikel-partikel dalam ketiga campuran tersebut. Ukuran partikel koloid terdapat di antara larutan dan campuran, sehingga memungkinkan cahaya dihamburkan. Efek Tyndall juga dapat menjelaskan mengapa langit berwarna biru pada siang hari dan berwarna kuning kemerahan ketika akan terbit atau terbenam. Udara mengandung partikel-partikel seperti gas nitrogen, gas oksigen, debu, dan zat-zat lainnya. Keberadaan partikel-partikel tersebut menyebabkan cahaya yang dipancarkan matahari akan dihamburkan. Cahaya yang dihamburkan itulah yang terlihat oleh mata kita.

            Warna kuning kemerahan dan biru yang terlihat disebabkan oleh sifat cahaya matahari. Cahaya matahari sebenarnya merupakan sinar tampak yang tersusun atas campuran warna dengan panjang gelombang yang berbeda-beda. Urutan panjang gelombang sinar tampak dari yang terendah ke tertinggi (ungu-merah). Intensitas cahaya yang dihamburkan berbanding terbalik dengan panjang gelombangnya. Semakin rendah panjang gelombang, intensitas cahaya yang dihamburkan semakin tinggi.

            Pada daerah yang mengalami siang hari (posisi matahari tegak lurus), warna biru paling banyak dihamburkan karena pada saat itu sinar tampak memiliki panjang gelombang yang rendah. Adapun daerah yang mengalami pagi hari atau sore hari (posisi matahari miring), panjang gelombangnya besar sehingga mengakibatkan warna merah-kuning yang akan dihamburkan. Jika dalam udara tidak terdapat partikel koloid, sinar matahari tidk dihamburkan dan akan langsung menuju bumi sehingga langit terlihat hitam.

2. Gerak Brown

            Gerak Brown adalah gerakan patah-patah (zig-zag) partikel-partikel koloid secara terus-menerus dengan arah sembarang. Fenomena tersebut diamati pertama kali oleh ilmuan Biologi Inggris, Robert Brown pada tahun 1827. Saat itu, Brown sedang mengamati pergerakan butir-butir sari tumbuhan pada permukaan air dengan menggunakan mikroskop ultra.

Gambar 2. Gerak Brown

            Gerak Brown diakibatkan interaksi antara partikel-partikel koloid dengan molekul-molekul pendispersinya. Interaksi berupa tumbukan antarpartikel tersebut tidak seimbang karena kecilnya ukuran partikel. Akibatnya, arah gerakan partikel berubah-ubah tidak menentu dan membentuk gerakan zig-zag. Gerak Brown dipengaruhi oleh ukuran partikel dan suhu, antara lain sebagai berikut :

a. Semakin kecil ukuran partikel-partikel koloid, gerak Brown akan semakin cepat.

b. Semakin besar ukuran partikel-partikel kolid, gerak Brown akan semakin lambat.

c. Semakin tinggi suhu koloid, gerak Brown akan semakin cepat.

d. Semakin rendah suhu koloid, gerak Brown akan semakin lambat.

3. Adsorpsi

            Partikel koloid memiliki kemampuan menyerap ion atau muatan listrik pada permukaannya. Oleh karena itu, partikel koloid menjadi bermuatan listrik. Penyerapan pada permukaan ini disebut adsorpsi (jika penyerapan sampai ke bawah permukaan disebut absorpsi). Muatan koloid juga merupakan faktor yang menstabilkan koloid, di samping 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 dari Fe(OH)₃ bermuatan positif dalam air, karena mengadsorpsi ion positif sedangkan partikel koloid As₂S₃ dalam air bermuatan negatif karena mengadsorpsi ion negatif.

Sifat adsorpsi koloid ini telah dipergunakan dalam bidang lain, misalnya pada proses pemurnian gula tebu,pembuatan obat norit, dan proses penjernihan air minum.

           
Gambar 3. Adsorbsi muatan positif  dari koloid Fe(OH)₃

4. Elektroforesis

            Untuk membuktikan bahwa partikel koloid bermuatan, dapat dilakuka melalui percobaan elektroforesis. Dalam percobaan dicampurkan koloid dari Fe(OH)3 yang berwarna merah dan koloid As2S3 yang berwarna kuning, campuran dari sistem koloid tadi dimasukkan dalam alat elektroforesis.

            Kutub positif (+) dan kutub negatif (-) dihubungkan dengan arus listrik searah. Dari percobaan yang telah dilakukan, ternyata daerah kutub (+) menjadi berwarna kuning dan daerah kutub (-) menjadi berwarna merah. Dari hasil pengamatan tersebut dapat dinyatakan bahwa koloid As2S3 bermuatan negatif karena ditarik oleh elektrode positif dan koloid Fe(OH)3 bermuatan positif karena ditarik oleh elektrode negatif. Jadi, elektroforesis adalah suatu cara untuk menunjukkan bahwa partikel koloid dapat bermuatan. Sifat elektroforesis ini dilihat pada koloid jenis sol.

           

 Gambar 4. Proses Elektroforesis

5. Koagulasi

            Partikel-partikel koloid bersifat stabil karena memiliki muatan listrik yang sejenis. Apabila muatan listrik tersebut hilang, maka partikel-partikel kolid akan bergabung membentuk gumpalan. Proses penggumpala ini disebut flokulasi (flocculation) dan gumpalannya disebut flok (flocculant). Gumpalan ini akan mengendap akibat pengaruh gravitasi. Proses penggumpalan partikel-partiekl koloid dan pengendapannya ini disebut kogulasi. Penggumpalan partikel koloid dapat dilakukan secara mekanis, fisis dan kimia.

a. Mekanis

            Cara mekanis sadalah menggumpalkan koloid dengan pemanasan, pangadukan dan pendinginan. Proses ini akan mengurangi jumlah air atau ion di sekeliling kolid sehingga kolid akan mengendap.

Contoh :

1) Bila larutan dari protein yang merupakan sistem kolid dipanaskan maka protein akan menggumpal.

2) Koloid agar-agar dalam air akan menggumpal bila dipanaskan.

b. Fisis

            Contoh penggumpalan koloid cara fisis adalah penggunaan alat cottrel. Asap atau debu dari cerobong pabrik dapat digumpalkan dengan alat listrik atau cottrel. Alat cottrel biasanya dipakai pada cerobog asap di industri-industri besar, untuk menggumpalkan asap dan debu sebagai partikel koloid. Hal itu bertujuan untuk mengurangi pencemaran asap dan debu yang berbahaya atau untuk memperoleh debu yang berharga (misalnya debu logam).

            Asap atau debu pabrik sebelum meninggalkan cerobong asap dialirkan melalui ujung-ujung logam tajam dan bermuatan pada tegangan tinggi. Ujung logam itu akan mengionkan molekul-molekul dalam udara. Ion tersebut diadsorbsi oleh partikel asap dan menjadi bermuatan. Selanjutnya, partikel bermuatan itu akan tertarik dan diikat oleh elektrode. Elektrode mengikat koloid yang berlawanan muatannya. Bila sudah penuh elektrode dapat dibersihkan.

c. Kimia

Penggumpalan dengan cara kimia dilakukan dengan menambahkan elektrolit bermuatan lawan ke dalam koloid. Koloid yang bermuatan negatif akan menrik ion positif (kation), sedangkan koloid positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk lapisan selubung kapisan kedua. Apabila selubung lapis kedua terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid, sehingga terjadi koagulasi. Semakin besar muatan ion maka semakin kuat daya tariknya dengan partikel, sehingga semakin cepat terjadinya koagulasi.

Contoh :

1) Getah karet (lateks) akan menggumpal bila dibri asam semut (formiat) atau diberi cuka.

2) Pembentukan delta di muara sungai. Sistem kolid dalam air sungai bercampur dengan elektrolit NaCl dan garam-garam lain dari air laut, sehingga membentuk endapan.

3) Tawas mengandung elektrolit Al₂(SO₄)₃ yang berisi ion Al³⁺ dapat menggumpalkan partikel koloid dalam air, karena lumpur berupa koloid yang bermuatan negatif. Hal ini digunakan juga pada proses penjernihan air.

6. Kolid Pelindung

            Koloid pelindung merupakan sifat koloid yang dapat melindungi koloid lain. Koloid pelindung pada emulsi dinamakan emulgator. Ada beberapa koloid yang tidak mengalami penggumpalan jika ditambahkan suatu koloid lain. Koloid yang dapat memberikan efek kestabilan disebut koloid pelindung. Koloid pelindung membentuk lapisan di sekeliling partikel kolid, sehingga melindungi muatan partikel-partikel koloid tersebut.

Contoh :

a. Tinta tidak mengendap karena dicampur dengan koloid pelindung.

b. pada pembuatan es krim dicampurkan gelatin sebagai koloid pelindung, yang berguna mencegah pengkristalan es.

c. Susu tidak menggumpal dikarenakan terdapat kasein dalam susu sebagai koloid pelindung. Jika kasein dalam susu rusak maka susu akan menggumpal. Gelatin dan kasein pada contoh di atas merupakan koloid pelindung.

II. Koloid Liofil dan Koloid Liofob

            Koloid yang memiliki medium pendispersi berupa zat cair seperti sol cair dapat dibedakan menjadi :

1) Koloid Liofil (suka cairan)

            Koloid liofil adalah koloid dimana terdapat gaya tarik-menarik yang cukup besar antara fase terdipersi dan medium pendispersinya. Sol liofil lebih kental dari medium pendispersinya dan tidak akan mengalami penggumpalan bila ditambahkan sedikit elektrolit. Oleh karena itu, koloid dari sol liofil lebih stabil jika dibandingkan dengan koloid liofob. Zat terdispersi dari suatu sol liofil dapat dipisahkan dari medium pendispersinya dengan cara penguapan atau pengendapan. Koloid yang sudah dipisahkan dapat kembali menjadi dol liofil dengan menambahkan air lagi sebagai medium pendispersi. Jadi, pembentukan sol lifil bersifat reversible. Contoh sol liofil adalah agar, susu, sabun, detergen, dan dispersi kanji.

2) Koloid Liofob (tidak suka cairan)

            Koloid liofob adalah koloid dimana terdapat gaya tarik-menarik yang lemah atau bahkan tidak ada gaya tarik-menarik antara fase terdispersi dan medium pendispersinya. Koloid liofob berbeda dengan koloid liofil. Jika medium pendispersi dari sol liofob diuapkan atau digumpalkan dengan larutan elektrolit, sampai zat terdipersi terpisah dari medium pendispersi maka tidak akan dapat membentuk sol liofob lagi walaupun ditambah air sebagai medium pendispersinya. Sol liofob bersifat irreversible. Contoh liofob adalah sol belerang, sol emas.

Tabel 3.  Perbedaan Sol Liofil dan Sol Liofob

No.	Sifat	Liofil/hidrofil	Liofob/Hidrofob
1	Muatan partikel	Memiliki muatan yang kecil atau netral. Dengan demikian, liofil/hidrofil dapat bergerak menuju katode/anode dalam medan listrik atau tidak bergerak sama sekali.	Memiliki muatan yang besar. Dengan demikian liofil/hidrofil dapat bergerak menuju katode/anode dalam medan listrik.
2	Solvasi/hidrasi (Adsorpsi medium pendispersi)	Mengadsorpsi medium pendispersinya karena adanya gaya tarik-menarik yang cukup besar antara fase terdipersi dengan medium pendispersinya. Akibatnya terbentuk lapisan medium pendispersi yang teradsorpsi di sekeliling partikel. Lapisan ini yang menyebabkan partikel-partikel liofil/hidrofil tidak saling bergabung. Proses ini disebut solvasi/hidrasi. Adanya solvasi atau hidrasi menyebabkan liofil atau hidrofil dapat digunakan sebagai koloid pelindung.	Tidak mengadsorpsi medium pendispersinya karena lemahnya gaya tarik-menarik antara fase terdispersi dengan medium pendispersinya.
3	Kestabilan	Bersifat stabil meski muatannya kecil atau netral karena adanya solvasi/hidrasi.	Bersifat stabil karena mamiliki muatan yang besar sehingga saling tolak-menolak
4	Koagulasi (penggumpalan)	Tidak mudah terkoagulasi dengan penambahan elektrolit.untuk menggumpalkan liofil/hidrofildiperlukan elektrolit dengan konsentrasi tinggi, dimana elektrolit ini dapat memecah lapisan medium pendispersi yang melindunginya dan menyebabkan penggumpalan.	Mudah terkoagulasi dengan penambahan elektrolit. Liofob/ hidrofob akan menggumpal bahkan dengan penambahan elektrolit dengan konsentrasi rendah. Hal ini disebabkan liofob tidak memiliki lapisan pelindung. Untuk mencegah koagulasi digunakan koloid pelindung, yakni liofil/hidrofil.
5	Sifat reversibel	Liofil bersifat reversibel. Artinya fase terdispersi liofil dapat dipisahkan dengan koagulasi atau penguapan medium pendispersinya dan kemudian dapat diubah kembali menjadi liofil dengan penambahan medium pendispersinya.	Liofob bersifat tidak reversibel. Artinya, fase terdispersi liofob yang telah digumpalkan atau dipisahkan dari medium pendispersinya tidak dapat diubah kembali menjadi liofob.
6	Efek Tyndall	Memberikan efek Tyndall yang lemah. Hal ini disebabkan ukuran partikel-partikelnya relatif kecil.	Dapat memberikan efek Tyndall yang jelas. Hal ini disebabkan ukuran partikel-partikelnya cukup besar.
7	Gerak Brown	Tidak menunjukkan gerak Brown.	Menunjukkan gerak Brown yang jelas
8	Elektroforesis	Tidak menunjukkan sifat elektroforesis.	Tidak menunjukkan sifat elektroforesis.
9	Tegangan permukaan	Kecil	Hampir sama dengan medium pendispersinya.
10	Viskositas (kekentalan)	Viskositas liofil lebih besar dibandingkan viskositas medium pendispersinya. Hal ini disebabkan ukuran partikel meningkat akibat proses solvasi dan karenanya jumlah medium pendispersinya yang bebas berkurang.	Viskositas hidrofob hampir sama dengan viskositas medium pendispersinya.
11	Pembuatan	Dapat dibuat langsung dengan mencampurkan fase terdispersi dengan medium pendispersinya.	Tidak dapat dibuat dengan mencapur fase terdispersi dan medium pendispersinya.