Sistem Koloid: Jenis, Sifat-Sifat, dan Peran Koloid dalam Kehidupan Sehari-hari

[11.57, 15/4/2023] Kurnia Widyasari: Pengertian Sistem Koloid
Koloid adalah salah satu campuran yang ukuran partikelnya berbeda dengan jenis campuran lainnya, yaitu larutan dan suspensi. Larutan merupakan campuran homogen yang mengandung partikel-partikel zat terlarut (solut)  berdiameter < 1 nm seperti atom, ion, dan molekul. Suspensi adalah suatu campuran yang terdiri dari partikel-partikel padatan tersuspensi dalam medium cair. Partikel-partikel suspensi berdiameter lebih besar dari 100 nm. Sedangkan istilah koloid  diartikan sebagai sistem yang tidak dapat melewati membran yang tipis dengan pori yang sangat kecil. Koloid adalah campuran heterogen dengan ukuran partikel solut dan sifat-sifat yang berada pada kisaran antara larutan sejati dengan suspensi. Ukuran partikel koloid berkisar antara 1-100 nm.

Jenis-Jenis Koloid
1.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 terdispersi berupa zat cair, disebut aerosol cair.
2.Sol
Sistem koloid dari partikel padat yang terdispersi dalam zat cair disebut sol.
3.Emulsi
Sistem koloid dari zat cair yang terdispersi dalam zat cair lain disebut emulsi. Syarat terjadinya emulsi ini adalah dua jenis zat cair itu tidak saling melarutkan. Emulsi terbentuk karena pengaruh suatu pengemulsi (emulgator).
4.Buih
Sistem koloid dari gas yang terdispersi dalam zat cair disebut buih. Seperti halnya dengan emulsi, untuk menstabilkan buih diperlukan zat pembuih, misalnya sabun, deterjen, dan protein. Buih dapat dibuat dengan mengalirkan suatu gas ke dalam zat cair yang mengandung pembuih. Buih digunakan pada berbagai proses, misalnya buih sabun pada pengolahan bijih logam, pada alat pemadam kebakaran, dan lain-lain.
5.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 dari suatu sol yang zat terdispersinya mengadsorpsi medium dispersinya, sehingga terjadi koloid yang agak padat.

Sifat -Sifat Koloid
Pada dasarnya sifat koloid dapat digolongkan berdasarkan sifat optik dan sifat listriknya. Yang tergolong sifat optik, yaitu efek Tyndall dan gerak Brown. Sedangkan sifat listrik meliputi elektroforesis, adsorpsi, koagulasi, koloid pelindung, dan dialisis.
1.Efek Tyndall
Pertama kali, Efek Tyndall ditemukan oleh John Tyndall (1820-1893), seorang fisikawan Inggris dengan mengamati seberkas cahaya putih yang dilewatkan pada sistem koloid. Efek penghamburan cahaya yang disebabkan oleh partikel-partikel koloid disebut sebagai Efek Tyndall.  dilakukan oleh partikel-partikel koloid. Pertama kali disampaikan oleh Robert Brown (1827), seorang ahli biologi dari Inggris. Beliau mengamati pergerakan tepung sari yang terus-menerus di dalam air melalui mikroskop ultra. Gerakan ini dapat terjadi karena disebabkan oleh adanya tumbukan antara partikel-partikel pendispersi terhadap partikel-partikel zat terdispersi, sehingga partikel-partikel zat terdispersi akan terlontar. Lontaran tersebut mengakibatkan partikel terdispersi menumbuk partikel terdispersi yang lain dan akibatnya partikel yang tertumbuk akan terlontar juga. Peristiwa tersebut akan terus berulang dan hal itu dapat terjadi karena ukuran partikel terdispersi yang relatif lebih besar dibandingkan dengan ukuran partikel pendispersinya.
Pada suspensi tidak terjadi gerak Brown karena ukuran partikel cukup besar, sehingga tumbukan yang dialaminya setimbang. Partikel zat terlarut juga mengalami gerak Brown, tetapi tidak dapat diamati. Makin tinggi suhu makin cepat gerak Brown karena energi kinetik molekul medium meningkat, sehingga menghasilkan tumbukan yang lebih kuat. Gerak Brown merupakan salah satu faktor yang menstabilkan koloid. Oleh karena bergerak terus-menerus, maka partikel koloid dapat mengimbangi gaya gravitasi, sehingga tidak mengalami sedimentasi.
3.Elektroforesis
Elektroforesis adalah peristiwa pergerakan partikel koloid karena pengaruh medan listrik. Partikel koloid adalah partikel yang memiliki muatan. Adanya medan listrik mengakibatkan partikel-partikel koloid bergerak ke elektroda yang mempunya muatan berlawanan dengan muatan listrik partikel koloid. Pergerakan partikel koloid dapat diamati menggunakan alat sel elektroforesis. Peristiwa elektroforesis dimanfaatkan oleh pihak kepolisian  untuk mengidentifikasi jenazah korban pembunuhan atau jenazah yang tidak dikenal melalui tes DNA.
4.Adsorpsi
Adsorpsi merupakan peristiwa penyerapan partikel atau ion atau senyawa lain pada permukaan partikel koloid yang disebabkan oleh luasnya permukaan partikel. Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik yang tidak seimbang pada partikel zat yang berada pada permukaan adsorben. Pada sistem koloid, partikel-partikel fase terdispersi tersebar merata dalam medium pendispersi sebagai molekul-molekul yang sangat halus. Setiap partikel koloid mempunyai permukaan yang berbatasan dengan mediumnya. Permukaan partikel koloid ini mempunyai kemampuan adsorpsi yang sangat besar. Adsorpsi mengakibatkan partikel koloid menjadi bermuatan sejenis. Oleh karena itu, partikel-partikel koloid saling berjauhan sehingga tidak terjadi penggumpalan. Hal inilah yang membuat koloid menjadi stabil.
Contoh:
Sol Fe(OH)3 (netral) dalam air akan mengadsorpsi ion positif (kation), sehingga menjadi bermuatan positif. Sedangkan sol As2S3 (netral) akan mengadsorpsi ion negatif (anion), sehingga menjadi bermuatan negatif. Sifat adsorpsi koloid dimanfaatkan dalam kehidupan sehari-hari untuk proses-proses berikut:
A.Proses pemisahan mineral logam dari bijihnya pada industri logam.
B.Penjernihan air tebu pada proses pembuatan gula pasir menggunakan tanah diatome dan arang tulang.
C.Proses penyembuhan sakit perut karena bakteri patogen menggunakan norit atau serbuk karbon.
D.Penjernihan air dengan tawas pada proses pengolahan air Minum
5.Koagulasi
Koagulasi disebut juga dengan istilah penggumpalan merupakan peristiwa pengendapan partikel-partkel koloid sehingga fase terdispersi terpisah dari medium pendispersinya. Koagulasi terjadi karena hilangnya kestabilan untuk mempertahankan partikel-partikel koloid agar tetap tersebar di dalam medium pendispersinya. Hilangnya kestabilan koloid ini disebabkan karena adanya penetralan muatan ataupun pelucutan muatan partikel koloid yang mengakibatkan terjadinya penggabungan partikel-partikel koloid menjadi suatu kelompok/agregat yang lebih besar.
Penggabungan ini terjadi karena adanya gaya kohesi antar partikel koloid. Jika ukuran agregat partikel koloid sudah mencapai ukuran partikel suspensi, maka terjadilah koagulasi. Contoh proses-proses yang memanfaatkan sifat koagulasi dari koloid:
A.Pengolahan karet dari bahan mentahnya (lateks) dengan koagulan berupa asam format.
B.Proses penjernihan air dengan menambahkan tawas.
C.Tawas aluminium sulfat (mengandung ion Al3+) dapat digunakan untuk menggumpalkan lumpur koloid atau sol tanah liat dalam air (yang bermuatan negatif.
D.Proses terbentuknya delta di muara sungai.
E.Terjadi karena koloid tanah liat dalam air sungai mengalami koagulasi ketika bercampur dengan elektrolit dalam air laut.
F.Asap atau debu pabrik dapat digumpalkan dengan alat koagulasi listrik (pesawat Cottrel).
G.Proses yang dilakukan oleh ion Al3+  atau Fe3+ pada penetralan partikel albuminoid yang terdapat dalam darah, mengakibatkan terjadinya koagulasi sehingga dapat menutupi luka.
Contoh dalam kehidupan sehari-hari
A.Karet dalam lateks digumpalkan dengan menambahkan asam format
B.Asap atau debu dari pabrik dapat digumpalkan dengan alat koagulasi listrik dari Cottret
6.Dialisis
Dialisis merupakan proses pemurnian koloid dengan membersihkan atau menghilangkan ion-ion pengganggu menggunakan suatu kantong yang terbuat dari selaput semipermeabel. Caranya, sistem koloid dimasukkan ke dalam kantong semipermeabel, dan diletakkan dalam air. Selaput semipermeabel ini hanya dapat dilalui oleh ion-ion, sedang partikel koloid tidak dapat melaluinya, dengan demikian akan diperoleh koloid yang mumi. Ion-ion yang keluar melalui selaput semipermeabel ini kemudian larut dalam air. Dalam proses dialisis hilangnya ion-ion dari sistem koloid dapat dipercepat dengan menggunakan air yang mengalir. Peristiwa dialisis ini diaplikasikan dalam proses cuci darah bagi penderita gagal ginjal adapun proses ini dikenal dengan nama hemodialisis.
7.Koloid pelindung
Koloid pelindung ialah koloid yang mempunyai sifat dapat melindungi koloid lain dari proses koagulasi sehingga menjadi koloid yang stabil. Koloid pelindung bekerja dengan  cara membentuk lapisan di sekeliling partikel koloid lain. lapisan ini memiliki fungsi untuk memberikan perlindungan muatan koloid agar partikel koloid tidak menggumpal atau terpisah dari mediumnya. Contohnya:
A.Lesitin, merupakan koloid pelindung yang menstabilkan butiran-butiran halus air di dalam margarin.
B.Gelatin, adalah koloid pelindung yang berfungsi untuk mencegah terbentuknya kristal es dalam es krim.
C.Minyak silikon, digunakan untuk melindungi zat campuran zat warna dan oksida logam dalam cat.
D.Kasein dalam susu mampu melindungi lemak atau minyak dalam medium cair. Koloid pelindung dalam emulsi disebut emulgator.
8.Liofil dan Liofob
Koloid yang medium pendispersinya cair, dibedakan atas koloid liofil dan koloid liofob.
A.Koloid liofil adalah suatu koloid yang fase terdispersinya dapat menarik medium pendispersi yang berupa cairan akibat adanya gaya Van der Waals / ikatan hidrogen. Sol liofil yang setengah padat disebut gel. 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 (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.
B.Koloid liofob adalah suatu koloid yang fase terdispersinya tidak dapat mengikat atau menarik medium pendispersinya. 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.

Pembuatan Koloid
Jika kita atau sebuah industri akan memproduksi suatu produk berbentuk koloid, bahan bakunya adalah larutan (partikel berukuran kecil) atau suspensi (partikel berukuran besar). Didasarkan pada bahan bakunya, pembuatan koloid dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu sebagai berikut.
1.Kondensasi
Kondensasi adalah cara pembuatan koloid dari partikel kecil (larutan) menjadi partikel koloid. Proses kondensasi ini didasarkan atas reaksi kimia; yaitu melalui reaksi redoks, reaksi hidrolisis, dan reaksi substitusi.
*Kimia
A.Reaksi Redoks, adalah reaksi yang disertai perubahan bilangan oksidasi
Contoh:
-Pembuatan sol belerang dari reaksi redoks antara gas H2S dengan larutan SO2. Persamaan reaksinya: 2H2S (g) + SO2 (aq) 2 H2O (l) + 3 S(s)
-Pembuatan sol emas dari larutan AuCl 3 dengan larutan encer formalin (HCHO). Persamaan reaksinya:
2 AuCl 3(aq) + 3 HCHO(aq) + 3H2O(l) 2 Au (s) + 6HCl(aq) + 3 HCOOH(aq)
B.Reaksi Hidrolisis, yaitu reaksi yang terjadi antara suatu spesi dengan air
Contoh: Pada pembuatan sol Fe(OH)3 dari hidrolisis FeCl3 . Apabila ke dalam air mendidih ditambahkan larutan FeCl3 maka akan terbentuk sol Fe(OH)3 . Persamaan reaksinya adalah:
FeCl 3 (aq) + 3 H2O (l) Fe(OH) 3 (s) + 3 HCl ( aq)
C.Reaksi Substitusi, yaitu reaksi penggantian pasangan
Contoh: Pada pembuatan sol belerang
Na2S2O3 (aq) + 2 HCl (aq) S (s) + 2NaCl (aq) +H2SO4 (aq)
*Fisika
Secara fisika terdapat cara pembuatan partikel koloid dengan mengkondensasikan partikel, melalui:
A.Penggantian Pelarut: contohnya yaitu pada pembuatan gel kalsium asetat. Kalsium asetat sukar larut dalam alkohol, tetapi mudah larut dalam air. Oleh karena itu, gel kalsium asetat dibuat dengan cara melarutkan kalsium asetat dalam air sehingga membentuk larutan jenuh. Selanjutnya larutan jenuh tersebut ditambahkan ke dalam alkohol hingga terbentuk gel.
B.Pengembunan Uap: contohnya sol raksa (Hg) yang dibuat dengan cara menguapkan raksa. Setelah itu, uap raksa dialirkan melalui air dingin hingga akhirnya diperoleh sol raksa.
2.Dispersi
Dispersi adalah pembuatan partikel koloid dari partikel kasar (suspensi). Pembuatan koloid dengan dispersi meliputi: cara mekanik, peptisasi, busur Bredig, dan ultrasonik.
A.Proses Mekanik
Proses mekanik adalah proses pembuatan koloid melalui penggerusan atau penggilingan (untuk zat padat) serta dengan pengadukan atau pengocokan (untuk zat cair). Setelah diperoleh partikel yang ukurannya sesuai dengan ukuran koloid, kemudian didispersikan ke dalam medium (pendispersinya). Contoh: pembuatan sol belerang dibuat dengan menggerus serbuk belerang bersama dengan zat inert (seperti gula pasir) kemudian mencampurkan serbuk halus dengan air
B.Peptisasi
Peptisasi adalah cara pembuatan koloid dengan menggunakan zat kimia (zat elektrolit) untuk memecah partikel besar (kasar) menjadi partikel koloid. Contoh: Nitroselulosa oleh aseton, karet oleh bensin, endapan NiS dipeptisasi oleh H2S dan endapan Al(OH)3 oleh AlCl3.
C.Cara 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. Suhu tinggi akibat adanya loncatan bunga api listrik mengakibatkan atom-atom logam akan terlempar ke dalam medium pendispersi (air), lalu atom-atom tersebut akan mengalami kondensasi sehingga membentuk suatu koloid logam. Jadi, cara busur Bredig adalah gabungan antara cara dispersi dan kondensasi. Contohnya pada pembuatan sol platina dalam sol emas.
D.Cara Homogenisasi
Cara homogenisasi adalah suatu cara yang digunakan untuk membuat suatu zat menjadi homogen dan berukuran partikel koloid. Cara ini banyak dipakai untuk membuat koloid jenis emulsi. Contohnya: Pada pembuatan susu, dimana ukuran partikel lemak pada susu diperkecil hingga berukuran partikel koloid. Caranya dengan melewatkan zat tersebut melalui lubang berpori bertekanan tinggi. Jika partikel lemak dengan ukuran partikel koloid sudah terbentuk, zat tersebut kemudian didispersikan ke dalam medium pendispersinya.
E.Cara Dispersi dalam Gas
Pada prinsipnya, cara ini dilakukan dengan menyemprotkan cairan melalui atomizer. Menggunakan sprayer pada pembuatan koloid tipe aerosol, misalnya obat asma semprot, hair spray dan parfum

Penggunaan Koloid Dalam Kehidupan Sehari -- Hari
Sistem koloid banyak digunakan dalam kehidupan manusia, 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 dan bersifat stabil untuk produksi dalam skala besar.
1.Pemutihan Gula

2.Penggumpalan Darah