Jelaskan Sistem Koloid Yang Terdapat Dalam Cat

Pengertian Sistem
Koloid, Jenis-jenis, Cara Pembuatan, Macam-macam, Penggolongan, Sifat-sifat, Kestabilan, Metode, Contoh Soal, Pembahasan, Praktikum Kimia – Tahukah Anda mengapa pada siang hari ruangan yang tidak terkena cahaya matahari secara langsung tampak terang? Mengapa biskuit di dalam kaleng tetap kering walaupun telah lama disimpan? Zat apakah yang ditambahkan ke dalam kaleng itu? Lain pula halnya pada minyak dan zaitun jika dicampurkan menghasilkan campuran berupa susu. Campuran ini dapat menghamburkan cahaya, sedangkan air dan minyak zaitun, masing-masing dapat tembus cahaya. Perubahan apakah yang terjadi dalam sistem tersebut? Peristiwa-peristiwa di atas terjadi karena adanya sistem koloid. Apakah sistem koloid itu?

A.

Penggolongan dan Sifat-Sifat Koloid

1.1.

Pengertian Koloid

Pernahkah Anda membuat kanji dari tepung tapioka? Jika tepung tapioka dicampurkan dengan air dingin tidak terbentuk larutan melainkan suspensi sebab kanji tidak larut dalam air dingin. Akan tetapi, jika dipanaskan maka campuran tersebut akan membentuk larutan yang sangat kental. Apakah kanji yang terbentuk layak disebut larutan? Ada beberapa persamaan dan perbedaan antara kanji dan larutan sejati. Persamaan antara kanji dan larutan sejati adalah membentuk satu fasa dan tidak dapat dipisahkan. Perbedaannya, kanji tidak transparan terhadap cahaya dan ukuran partikel zat terlarut relatif lebih besar, dan banyak lagi sifat lainnya.

Oleh karena banyak perbedaan antara larutan sejati dan kanji maka diperlukan definisi baru untuk larutan sejenis kanji. Pakar kimia menggolongkan kanji ke dalam golongan khusus yang disebut sistem koloid. Berdasarkan ukuran partikel, sistem
koloid
berada di antara suspensi kasar dan larutan sejati. Ukuran partikel koloid lebih kecil dari suspensi kasar sehingga tidak membentuk fasa terpisah, tetapi tidak cukup kecil jika dibandingkan larutan sejati.

Dalam larutan sejati, molekul, atom, atau ion terlarut secara homogen di dalam pelarut. Dalam sistem koloid, partikel-partikel koloid terdispersi secara homogen dalam mediumnya. Oleh karena itu, partikel koloid disebut sebagai fasa terdispersi dan mediumnya disebut sebagai medium pendispersi.

Obat antiseptik merupakan suatu koloid.

Perhatikan persamaan dan perbedaan sifat dari larutan sejati, dan suspensi pada tabel berikut.

Tabel 1. Persamaan dan Perbedaan Sifat Larutan Sejati, Koloid, dan Suspensi Kasar.

Variabel	Larutan Sejati	Sistem Koloid	Suspensi Kasar
Ukuran partikel (cm)	10–8 – 10–7	10–6 – 10–4	10–3 – 10–1
Fasa campuran	Satu fasa	Satu fasa	Polifasa
Penembusan oleh cahaya	Transparan	Tidak transparan	–
Penyaringan	Tidak terpisahkan	Tidak terpisahkan	Terpisahkan
Kestabilan larutan	Sangat stabil	Beragam	Tidak stabil
Sumber: Chemistry with Inorganic Qualitative Analysis, 1989

1.2.

Penggolongan Koloid

Sama seperti larutan sejati, dalam sistem
koloid
zat terdispersi maupun pendispersi dapat berupa gas, cairan, maupun padatan. Oleh sebab itu, ada delapan macam sistem koloid seperti disajikan pada tabel berikut.

Tabel 2. Penggolongan Sistem Koloid

Zat Terdispersi	Medium Pendispersi	Wujud Koloid	Contoh
Gas	Cair	Busa	Busa sabun, krim kocok
Gas	Padat	Busa padat	Batu apung, karet busa
Cair	Gas	Aerosol cair	Kabut, awan, aerosol, spray
Cair	Cair	Emulsi	Susu cair, cokelat cair, saos
Cair	Padat	Emulsi padat	Keju, mentega, jeli
Padat	Gas	Aerosol padat	Asap, debu
Padat	Cair	Sol	Cat, selai, gelatin,
Padat	Padat	Sol padat	Kaca rubi, obatan-obatan

Jika ditinjau dari tabel tersebut maka sistem koloid mencakup hampir semua materi baik yang dihasilkan dari proses alam maupun yang dikembangkan oleh manusia.

1.2.1.
Koloid Liofil dan Liofob

Koloid hidrofil relatif stabil (Gambar 2) dan mudah dibuat, misalnya dengan cara pelarutan. Gelatin, albumin telur, dan gom arab terbentuk dari dehidrasi (penghilangan air) koloid hidrofil. Dengan menambahkan medium pendispersi, gelatin dapat terbentuk kembali menjadi koloid sebab prosesnya dapat balik (reversible).

Koloid hidrofob umumnya kurang stabil dan cenderung mudah mengendap. Waktu yang diperlukan untuk mengendap sangat beragam bergantung pada kemampuan agregat (mengumpul) dari koloid tersebut. Lumpur adalah koloid jenis hidrofob. Lumpur akan mengendap dalam waktu relatif singkat. Namun, ada juga koloid hidrofob yang berumur panjang, misalnya sol emas. Sol emas dalam medium air dapat bertahan sangat lama. Sol emas yang dibuat oleh Michael Faraday pada 1857 sampai saat ini masih berupa sol emas dan disimpan di museum London.

Koloid hidrofob bersifat tidak dapat balik (irreversible). Jika koloid hidrofob mengalami dehidrasi (kehilangan air), koloid tersebut tidak dapat kembali ke keadaan semula walaupun ditambahkan air. Sejumlah kecil gelatin atau koloid hidrofil sering ditambahkan ke dalam sol logam yang bertujuan untuk melindungi atau menstabilkan koloid logam tersebut. Koloid hidrofil yang dapat menstabilkan koloid hidrofob disebut koloid protektif atau koloid pelindung.

Koloid protektif bertindak melindungi muatan partikel koloid dengan cara melapisinya agar terhindar dari koagulasi. Protein kasein bertindak sebagai koloid protektif dalam air susu. Gelatin digunakan sebagai koloid pelindung dalam es krim untuk menjaga agar tidak membentuk es batu.

Contoh Soal SPMB 2005 :

Berikut ini merupakan sifat koloid ….

A. dapat mengadsorpsi ion

B. menghamburkan cahaya

C. partikelnya terus bergerak

D. dapat bermuatan listrik

E. semua benar

Pembahasan :

Sifat-sifat partikel koloid, antara lain:

1. dapat menyerap melalui permukaan (adsorpsi)
2. dapat menghamburkan cahaya (efek Tyndall)
3. dapat bergerak zig-zag (gerak Brown)
4. bermuatan (+) dan (–)

Jadi, jawabannya benar semua (E).

1.2.2.
Jelifikasi (Gelatinasi)

Untuk memahami jeli, Anda dapat melakukan kegiatan berikut.

Praktikum Kimia Jelifikasi (1) :

Tujuan :

Mengamati proses pembentukan jeli.

Alat :

1. Gelas
2. Sendok makan
3. Panci
4. Kompor

Bahan :

1. Kanji atau agar-agar
2. Air

Langkah Kerja :

1. Sediakan kanji atau agar-agar, kemudian masukkan ke dalam panci berisi air dan aduk.
2. Panaskan campuran sampai mendidih. Pindahkan ke dalam gelas dan biarkan campuran hingga dingin kembali. Amati perubahan yang terjadi.

Pertanyaan :

Apakah yang terjadi pada campuran ketika dilarutkan dalam air dingin, pada keadaan panas, dan setelah dingin kembali? Diskusikan hasilnya dengan teman kelompok Anda.

Pembentukan jeli terjadi akibat molekul-molekul bergabung membentuk rantai panjang. Rantai ini menyebabkan terbentuknya ruangruang kosong yang dapat diisi oleh cairan atau medium pendispersi sehingga cairan terjebak dalam jaringan rantai. Peristiwa medium pendispersi terjebak di antara jaringan rantai pada jeli ini dinamakan swelling.

Pembentukan jeli bergantung pada suhu dan konsentrasi zat. Pada suhu tinggi, agar-agar sukar mengeras, sedangkan pada suhu rendah akan memadat. Pembentukan jeli juga menuntut konsentrasi tinggi agar seluruh pelarut dapat terjebak dalam jaringan.

Kepadatan jeli bergantung pada zat yang didispersikan. Silikagel yang mengandung medium air sekitar 95% membentuk cairan kental seperti lendir. Jika kandungan airnya lebih rendah sekitar 90% maka akan lebih padat dan dapat dipotong dengan pisau.

Jika jeli dibiarkan, volumenya akan berkurang akibat cairannya keluar.

Gejala ini dinamakan sinersis. Peristiwa sinersis dapat diamati pada agar-agar yang dibiarkan lama. Jeli dapat dikeringkan sampai kerangkanya keras dan dapat membentuk kristal padat atau serbuk. Jeli seperti ini mengandung banyak pori dan memiliki kemampuan mengabsorpsi zat lain. Silikagel dibuat dengan cara dikeringkan sampai mengkristal. Silikagel digunakan sebagai pengering udara, seperti pada makanan kaleng, alat-alat elektronik, dan yang lainnya.

1.3.

Sifat-Sifat Koloid

Suatu larutan digolongkan ke dalam sistem koloid jika memiliki sifat-sifat yang berbeda dengan larutan sejati. Beberapa sifat fisika yang membedakan sistem koloid dari larutan sejati, di antaranya:

1.3.1.
Gerak Brown

1.3.2.
Efek Tyndall

Untuk mengetahui efek Tyndall pada sistem koloid, lakukanlah pembuktian berikut.

Praktikum Kimia Efek Tyndall (2) :

Tujuan :

Mengamati efek Tyndall.

Alat :

1. gelas kimia
2. senter

Bahan :

1. Larutan NaOH 0,5 M
2. Alkohol 60%
3. Larutan kanji 0,1%
4. Air teh
5. Air sabun
6. Minuman kaleng bersoda

Langkah Kerja :

1. Masukkan masing-masing larutan berikut ke dalam gelas kimia: larutan NaOH 0,5 M, alkohol 60%, larutan kanji 0,1%, air teh, air sabun, dan minuman kaleng bersoda.
2. Simpan semua larutan tersebut di tempat yang gelap, kemudian sinari dengan lampu senter.
3. Amati berkas cahaya lampu senter di dalam larutan.

Pertanyaan :

1. Manakah larutan yang tembus cahaya dan yang menghamburkan cahaya?
2. Manakah larutan yang tergolong koloid? Mengapa larutan koloid dapat menghamburkan cahaya senter?

Air dan minyak zaitun, masing-masing dapat tembus cahaya, tetapi jika keduanya dicampurkan akan terbentuk sistem koloid seperti susu. Campuran ini dapat menghamburkan cahaya.

1.3.3.
Adsorpsi

Zat-zat yang terdispersi dalam sistem koloid dapat memiliki sifat listrik pada permukaannya. Sifat ini menimbulkan gaya an der aals bahkan ikatan valensi yang dapat mengikat partikel-partikel zat asing. Gejala penempelan zat asing pada permukaan partikel koloid disebut adsorpsi. Zat-zat teradsorpsi dapat terikat kuat membentuk lapisan yang tebalnya tidak lebih dari satu atau dua lapisan partikel.

Jika permukaan partikel koloid mengadsorpsi suatu anion maka koloid akan bermuatan negatif. Jika permukaan partikel koloid mengadsorpsi suatu kation maka koloid akan bermuatan positif. Jika yang diadsorpsi partikel netral, koloid akan bersifat netral.

Oleh karena kemampuan partikel koloid dapat mengadsorpsi partikel lain maka sistem koloid dapat membentuk agregat sangat besar berupa jaringan, seperti pada jel. Sebaliknya, agregat yang besar dapat dipecah menjadi agregat kecil-kecil seperti pada sol.

Absorpsi berbeda dengan adsorpsi. Adsorpsi hanya menempel pada permukaan, sedangkan absorpsi merembes sampai ke bagian dalam absorben.

Contoh Soal Sifat Koloid di Alam (1) :

Mengapa pada siang hari di dalam rumah cukup terang padahal cahaya matahari tidak masuk ke dalam rumah?

Penyelesaian :

Pada siang hari, sinar matahari menyinari bumi dan oleh bumi dipantulkan kembali sesuai aturan nelius (cahaya yang datang akan dipantulkan dengan sudut pantul sama dengan sudut datang).

1.3.4.
Elektroforesis

Oleh karena zat-zat terdispersi dalam sistem koloid dapat memiliki muatan lisrik maka zat tersebut dalam medan listrik dapat bergerak ke arah elektrode yang berlawanan muatan. Migrasi partikel koloid dalam medan listrik disebut peristiwa elektroforesis.

Elektroforesis banyak digunakan dalam industri, misalnya pelapisan anti karat (cat) pada badan mobil. Partikel-partikel cat yang bermuatan listrik dioleskan pada badan mobil yang dialiri muatan listrik berlawanan

1.3.5.
Dialisis

Membersihkan Darah

Proses dialisis dapat dimanfaatkan untuk membersihkan darah. Proses dialisis dipakai pada pencucian darah, yang lebih populer sebagai hemodialisis. Darah dipompa dan dialirkan melalui tabung dialisis selofan. Di dalam tabung tersebut, terdapat larutan yang telah diformulasikan sehingga memiliki kandungan komponen yang sama dengan plasma darah, yaitu glukosa, NaCl,NaHCO₃, dan KCl. Konsentrasi senyawa-senyawa tersebut memiliki kesamaan dengan yang terkandung dalam darah sehingga tidak akan mengalir menembus membran selofan.

Contoh Soal Penerapan Prinsip Dialisis (2) :

Jika Anda berkemah di suatu tempat dan Anda menanak nasi. Sementara itu, di daerah tersebut tidak ada air jernih, hanya ada air sungai yang mengandung lumpur. Apakah yang akan Anda lakukan agar dapat menanak nasi?

Jawaban :

Air sungai yang mengandung lumpur jika disaring akan membutuhkan waktu yang cukup lama. Akan tetapi, jika Anda memahami teknik dialisis maka menanak nasi menjadi mudah.

Beras dimasukkan ke dalam kertas selofan dan dibungkus erat-erat hingga tidak memungkinkan lumpur masuk ke dalam beras. Selanjutnya beras dalam kertas selofan direbus dengan air dari sungai. Kertas selofan merupakan membran yang hanya dapat dilalui oleh partikel berukuran molekul seperti air, sedangkan lumpur yang ukurannya besar tidak dapat menembus membran. Jadi, selama perebusan beras dengan air sungai, lumpurnya akan tetap di luar membran, sedangkan air panas dapat menembus membran dan mematangkan beras.

B.

Kestabilan Koloid

Sistem koloid pada dasarnya stabil selama tidak ada gangguan dari luar. Kestabilan koloid bergantung pada macam zat terdispersi dan mediumnya. Ada koloid yang sangat stabil, ada juga koloid yang kestabilannya rendah. Koloid-koloid yang stabil dapat menjadi suspensi atau larutan sejati jika diganggu.

2.1.

Kestabilan Koloid

Kestabilan koloid pada umumnya disebabkan oleh adanya muatan listrik pada permukaan partikel koloid, akibat mengadsorpsi ion-ion dari medium pendispersi. Jika larutan asam arsenat direaksikan dengan gasH
₂
S, akan terbentuk larutan arsen (III) sulfida menurut persamaan :

2H₃AsO₃(aq) + 3H₂S(g) → As₂S₃(aq) + 6H₂O(l)

2.2.

Destabilisasi Koloid

Oleh karena kestabilan koloid disebabkan oleh muatan listrik pada permukaan partikel koloid maka penetralan muatan partikel koloid dapat menurunkan bahkan menghilangkan kestabilan koloid. Penetralan muatan partikel koloid menyebabkan bergabungnya partikel-partikel koloid menjadi suatu agregat sangat besar dan mengendap, akibat adanya gaya kohesi antar partikel koloid.

Proses pembentukan agregat dari partikel-partikel koloid hingga menjadi berukuran suspensi kasar dinamakan koagulasi atau penggumpalan dispersi koloid.

Untuk membuktikan fenomena ini, Anda dapat melakukan kegiatan berikut.

Praktikum Kimia Destabilisasi Koloid (3) :

Tujuan :

Mengamati proses destabilisasi koloid.

Alat :

1. Gelas kimia 500 mL
2. Batang pengaduk

Bahan :

1. Air sumur/kolam/sungai
2. Tawas atau PAC (polialuminium klorida)

Langkah Kerja :

1. Ambil air tanah atau air permukaan lainnya (air sumur, kolam, atau air sungai). Masukkan ke dalam gelas kimia 500 mL.
2. Tambahkan 0,5 gram tawas atau PAC (polialuminium klorida), kocok sebentar dan amati perubahan yang terjadi.

Pertanyaan :

1. Tuliskan rumus kimia tawas. Ion-ion apakah yang terdapat dalam tawas?
2. Apakah yang dapat Anda simpulkan dari percobaan ini?

Penetralan muatan koloid dapat dilakukan dengan cara menambahkan zat-zat elektrolit ke dalam sistem koloid, seperti ion-ionNa
⁺
, Ca
²⁺
, dan Al
³⁺
.

Kecepatan koagulasi bergantung pada jumlah muatan elektrolit. Makin besar muatan elektrolit, makin cepat proses koagulasi terjadi. Penambahan ionAl
³⁺ ke dalam sistem koloid yang bermuatan negatif, seperti solAs
₂
S
₃ lebih cepat dibandingkan dengan ionMg
²⁺ atau ionNa
⁺ . Gejala koagulasi pada dispersi koloid dengan cara penetralan muatan koloid dapat dilihat pada pembentukan delta di muara sungai yang menuju laut. Pembentukan delta di muara sungai disebabkan oleh koagulasi lumpur yang bermuatan negatif oleh zat-zat elektrolit dalam air laut, seperti ion-ionNa
⁺

dan Mg
²⁺
.

a) Air sungai dialirkan melewati bak screen untuk memisahkan air dari sampah menuju bak homogenisasi.

b) Pada bak homogenisasi, air sungai dihomogenkan dengan cara diaduk dan ditambahkan kapur serta besi(II) sulfat untuk mengendapkan limbah logam-logam berat.

c) Pada bak koagulan, air sungai yang sudah bebas dari logam-logam berat ditambah tawas atau PAC untuk mengendapkan lumpur dan limbah anorganik lainnya. Selanjutnya, air dialirkan ke dalam bak aeator.