Siapa yang tidak suka susu? Minuman yang satu ini sangat bergizi dan sering kita konsumsi sejak kecil. Namun, tahukah kamu bahwa ternyata segelas susu yang biasa kita konsumsi setiap hari menyimpan rahasia ilmiah yang menarik? Apa itu? Yuk, simak lebih lanjut.
Pernahkan kalian memperhatikan saat membuat susu dengan melarutkan susu bubuk dengan air panas? Setelah susu tersebut diaduk, tampak seperti larutan homogen, bukan? Susu yang sering kita konsumsi sehari-hari sebenarnya tidak sepenuhnya homogen seperti yang terlihat oleh mata, di dalamnya terdapat partikel-partikel lemak dan protein yang tersebar merata dalam air, membentuk struktur unik yang berbeda dari larutan pada umumnya. Misalnya saja saat kita membuat larutan gula, gula tersebut benar-benar larut hingga tingkat molekuler dan membentuk campuran yang sepenuhnya homogen.
Perbedaan antara susu dan larutan gula ini menjadi sebuah fakta kimia yang menarik. Untuk menjawab rasa penasaran, yuk kita jelajahi lebih dalam apa yang membuat susu sebenarnya tidak sepenuhnya homogen dan bagaimana karakteristiknya, lalu bagaimana susu berbeda dari larutan gula yang sepenuhnya homogen dan tampak serupa, namun memiliki sifat yang berbeda.
Susu yang terlihat sederhana ternyata merupakan salah satu contoh campuran unik yang disebut koloid, sedangkan larutan gula merupakan salah satu contoh larutan sejati. Lalu apa yang dimaksud dengan koloid dan larutan sejati?
Susu adalah contoh khas dari koloid, yaitu campuran dua fase yang tidak bercampur sempurna, di mana partikel-partikel kecil tersebar merata dalam medium lain. Koloid tergolong campuran heterogen meskipun secara kasat mata tampak homogen, karena perbedaan partikel-partikel kedua fase masih dapat teramati secara mikroskopis. Larutan sejati yaitu komponen campuran tidak lagi dapat dibedakan satu dengan lainnya (membentuk satu fasa).
Setelah paham apa itu koloid dan larutan sejati, namun bagaimana asal mula konsep koloid pertama kali ditemukan dan dikembangkan? Siapa yang pertama kali menemukan?
Sejarah KoloidÂ
Koloid berasal dari bahasa Yunani, dari kata " kolla " dan " oid ". Kolla berarti lem, sedangkan oid berarti seperti/mirip. Istilah koloid diperkenalkan pertama kali oleh Thomas Graham, seorang ahli kimia asal Skotlandia. Pada abad ke-19, Graham melakukan serangkaian percobaan untuk mempelajari sifat-sifat berbagai zat ketika dilarutkan dalam air.
Graham menggunakan membran semipermeabel (seperti perkamen) untuk memisahkan zat-zat terlarut dalam percobaannya. Ia mengamati bahwa beberapa zat, seperti garam dan gula, dapat dengan mudah melewati membran ini, sementara zat lain, seperti gelatin dan kanji, hanya sebagian atau sama sekali tidak dapat melewati membran.
Berdasarkan pengamatannya, Graham membagi zat menjadi dua kategori:
- Kristaloid: Zat yang dapat dengan mudah melewati membran semipermeabel, seperti garam dan gula.
- Koloid: Zat yang tidak dapat dengan mudah melewati membran semipermeabel, seperti gelatin dan kanji. Graham mengobservasi bahwa zat-zat ini memiliki sifat yang berbeda, seperti ukuran kekentalan yang tinggi dan cenderung membentuk gel.
Setelah penemuan Graham, banyak ilmuwan lain yang melanjutkan penelitian tentang koloid. Mereka mengembangkan berbagai teknik untuk mempelajari sifat-sifat koloid, seperti mikroskop elektron, difraksi sinar-X, dan spektroskopi.
Koloid
Jika kita belajar  tentang koloid, maka istilah dari dua fase yang disebutkan sebelumnya bukan lagi zat terlarut dan pelarut, melainkan fase terdispersi dan medium pendispersi. Oke, ada istilah baru yang mungkin belum semuanya tahu artinya apa.
Fase terdispersi adalah zat yang menyebar secara merata di dalam zat yang lainnya sedangkan medium pendispersi merupakan penyebab dari penyebaran secara merata pada fase terdispersi tadi. Zat yang menyebar (fase terdispersi) dalam susu adalah partikel lemak dan protein, sedangkan yang menjadi penyebab penyebarannya (medium pendispersi) yaitu air. Inilah sebabnya susu tampak keruh bila dibandingkan dengan larutan sejati seperti larutan gula. Molekul gula larut sepenuhnya dalam air.hingga tingkat molekuler. Proses ini menghasilkan campuran yang sepenuhnya homogen, tidak ada fase yang terpisah, menghasilkan campuran transparan.
Lalu, apakah ada hal lain untuk membedakan antara koloid dan larutan sejati? Mari kita lihat perbedaannya pada tabel di bawah ini.
Tabel 1. Perbedaan larutan dan koloid
 Koloid Emulsi
Bagaimana partikel-partikel lemak dan protein dalam susu membentuk suatu sistem koloid? Partikel-partikel lemak menyebar secara merata dalam air dengan baik karena adanya pengemulsi alami seperti fosfolipid dan protein kasein. Zat pengemulsi yaitu senyawa yang memungkinkan untuk membentuk campuran stabil dari dua cairan yang secara alami tidak dapat bercampur, seperti minyak dan air. Zat pengemulsi biasanya memiliki sifat amfipatik, yaitu memiliki dua bagian, bagian yang bersifat suka air atau mudah berinteraksi dengan air disebut bagian bagian hidrofilik, sedangkan bagian yang bersifat tidak suka air atau lebih suka minyak dan mudah berinteraksi dengan minyak atau lemak disebut bagian hidrofobik.
Fosfolipid, yang merupakan salah satu senyawa turunan lipid atau lemak, membantu menstabilkan partikel lemak dalam air dengan sifat amfipatiknya. Bagian hidrofilik berinteraksi dengan air dan bagian hidrofobik berinteraksi dengan lemak. Sementara itu, protein kasein membantu menjaga partikel lemak tetap terdispersi dan mencegah penggumpalan. Kombinasi kedua zat ini memungkinkan susu tetap homogen, meskipun lemak tidak larut sepenuhnya dalam air. Lemak yang terdispersi dalam air menjadikan susu termasuk dalam kategori koloid jenis emulsi.
Apakah hanya susu saja yang merupakan contoh koloid jenis emulsi? Tentu tidak! Koloid jenis emulsi dapat ditemukan juga pada produk mayones. Mayones adalah emulsi minyak dalam air yang stabil karena adanya kuning telur sebagai emulsifier. Â Mayones adalah contoh klasik dari emulsi minyak dalam air. Artinya, tetesan minyak terdispersi secara merata dalam fase air. Agar campuran ini stabil dan tidak terpisah, diperlukan zat yang dapat menjembatani kedua fase tersebut, yaitu adanya kuning telur sebagai pengemulsi. Kuning telur mengandung senyawa fosfolipid, terutama lesitin yang bersifat amfipatik. Lesitin mampu menjembatani fase minyak dan air dengan membentuk lapisan di sekitar tetesan minyak, dan mencegah pemisahan fase.
Selain jenis emulsi, koloid juga dikategorikan menjadi beberapa jenis berdasarkan bagian penyusunnya yang dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Tabel 2. Kategori koloid berdasarkan bagian penyusunnya
Apakah kalian dapat memberikan contoh dari setiap jenis koloid di atas?
Sebelumnya telah disebutkan bahwa koloid merupakan campuran yang unik, apakah koloid juga memiliki sifat-sifat yang unik dan menarik yang tidak dimiliki oleh yang lainnya? Mari kita bahas!
Sifat KoloidÂ
Salah satu sifat menarik yang membedakan susu sebagai koloid dan larutan gula sebagai larutan sejati adalah efek Tyndall. Apa itu efek Tyndall? Efek ini terjadi ketika cahaya melewati campuran dan tersebar oleh partikel-partikel yang cukup besar dalam medium pendispersi. Fenomena ini pertama kali dikemukakan oleh John Tyndall pada tahun 1820-1893, seorang fisikawan Inggris, setelah mengamati seberkas cahaya putih yang dilewatkan pada sistem koloid.
Partikel-partikel lemak dan protein yang tersebar memiliki ukuran partikel berkisar antara 1 hingga 500 nanometer. Ukuran tersebut cukup besar untuk menyebabkan hamburan cahaya, sehingga menghasilkan efek Tyndall yang membuat susu tampak keruh ketika diterangi cahaya. Fenomena ini merupakan salah satu ciri khas dari koloid, menunjukkan bahwa susu tidak sepenuhnya homogen secara mikroskopis.
Perbedaan ini semakin menegaskan sifat unik dari masing-masing jenis campuran, memberikan wawasan tambahan tentang bagaimana struktur mikroskopis memengaruhi sifat fisik yang dapat diamati secara langsung.
Selain efek Tyndall, koloid juga memiliki sifat unik lain. Apakah kalian sering mendengar gerak Brown? Apa itu? Gerak coklat? No, daripada kalian penasaran, yuk simak penjelasan tentang gerak Brown di bawah ini.
Gerak Brown adalah fenomena di mana partikel-partikel koloid bergerak secara acak dan terus-menerus dalam medium pendispersinya (misalnya air atau udara). Gerakan ini seperti tarian tanpa henti yang dilakukan oleh partikel-partikel kecil ini. Mengapa disebut gerak Brown? karena fenomena ini disampaikan pertama kali oleh Robert Brown tahun 1817 yang merupakan seorang ahli biologi dari Inggris. Robert Brown mengamati pergerakan tepung sari yang terus menerus di dalam air melalui mikroskop ultra.
- Tumbukan dengan molekul medium: Partikel koloid terus-menerus bertumbukan dengan molekul-molekul medium di sekitarnya. Tumbukan ini memberikan energi kinetik pada partikel koloid, sehingga membuatnya bergerak secara acak.
- Energi kinetik molekul medium:Â Molekul-molekul medium sendiri juga terus bergerak karena memiliki energi kinetik. Gerakan molekul ini memberikan dorongan pada partikel koloid, sehingga partikel koloid ikut bergerak.
Gerak Brown ini ternyata dapat menstabilkan koloid? Bagaimana caranya?
- Mengimbangi gaya gravitasi: Gaya gravitasi cenderung menarik partikel koloid ke bawah, menyebabkannya mengendap. Namun, gerak Brown memberikan gaya dorong ke segala arah pada partikel koloid, sehingga mengimbangi gaya gravitasi.
- Mencegah pembentukan agregat: Jika partikel koloid tidak bergerak, mereka cenderung saling menempel dan membentuk agregat yang lebih besar. Agregat (satuan yang terbentuk oleh partikel yang terhimpun dalam suatu kelompok) ini akan lebih mudah mengendap. Namun, gerak Brown mencegah partikel koloid saling menempel, sehingga mereka tetap terdispersi dalam medium.
Sifat koloid pada susu memberikan banyak keunggulan yang tidak hanya penting dalam kehidupan sehari-hari, tetapi juga dalam berbagai aplikasi industri, terutama dalam industri makanan dan minuman.
Koloid dalam Industri Pangan dan Farmasi
Pada industri makanan, sifat koloid ini menjadi dasar untuk mengolah susu menjadi berbagai produk, seperti yogurt, keju, mentega, dan es krim. Proses pengolahan ini sering melibatkan pengaturan pH, suhu, atau penambahan bahan tertentu untuk memodifikasi sifat koloid atau menghasilkan produk dengan tekstur dan rasa yang diinginkan. Misalnya, dalam pembuatan keju, penurunan pH menyebabkan protein kasein menggumpal, membentuk massa padat yang kemudian diproses lebih lanjut. Sifat koloid susu juga berperan dalam memberikan tekstur lembut dan rasa creamy pada produk olahan susu.
Selain dalam bidang pangan, koloid diterapkan juga dalam bidang farmasi. Contohnya saja obat oral seperti minyak ikan, vitamin A dan D, dibuat dalam bentuk emulsi untuk meningkatkan penyerapan.
- Minyak ikan yang seringkali memiliki rasa yang tidak enak, sering diformulasikan dalam bentuk emulsi untuk meningkatkan palatabilitas (membuat obat berasa lebih enak)
- Beberapa vitamin, seperti vitamin A dan D, yang larut dalam lemak, sering diformulasikan dalam bentuk emulsi untuk meningkatkan penyerapannya dalam tubuh.
- Krim dan salep juga contoh emulsi yang digunakan untuk mengobati penyakit kulit. Banyak krim dan salep yang merupakan emulsi minyak dalam air atau air dalam minyak. Emulsi ini digunakan untuk melembapkan kulit, mengobati penyakit kulit, dan sebagai pembawa obat.
Di sisi lain, larutan sejati seperti larutan gula memberikan sifat dan aplikasi yang sangat berbeda. Larutan sejati terbentuk ketika zat terlarut, dalam hal ini gula, terdisosiasi sepenuhnya hingga tingkat molekuler dalam pelarut, yaitu air. Hasilnya adalah campuran yang sepenuhnya homogen, stabil, dan transparan, tanpa adanya partikel tersuspensi yang dapat mengendap. Misalnya dalam pembuatan sirup, sifat homogenitas larutan gula memastikan bahwa manisan dapat tersebar merata dalam minuman atau makanan. Selain itu, larutan gula digunakan dalam pembuatan minuman berkarbonasi, selai, atau kue-kue untuk memberikan rasa manis dan menjaga kelembapan produk. Karena tidak menunjukkan efek Tyndall, larutan gula tampak jernih, menjadikannya estetis ketika digunakan dalam minuman seperti cocktail atau mocktail.
Mengapa koloid emulsi penting dalam pangan dan farmasi?
- Emulsi membantu menstabilkan campuran yang heterogen, mencegah pemisahan komponen.
- Emulsi memberikan tekstur yang lembut, halus, atau creamy pada produk.
- Emulsi dapat membantu menyembunyikan rasa yang tidak enak dari suatu bahan.
- Emulsi dapat meningkatkan penyerapan obat dalam tubuh.
Melalui pemahaman tentang susu, mayones dan beberapa obat sebagai contoh koloid dan larutan gula sebagai larutan sejati, kita dapat melihat bahwa banyak hal di sekitar kita yang ternyata lebih kompleks daripada yang tampak di permukaan. Sifat koloid, seperti efek Tyndall atau peran pengemulsi, memberikan wawasan menarik tentang struktur mikroskopis bahan yang sering kita jumpai. Perbedaan antara susu, mayones sebagai koloid dan larutan gula sebagai larutan sejati menunjukkan betapa menariknya fakta-fakta kimia dalam kehidupan sehari-hari. Kedua jenis campuran ini tidak hanya berbeda secara struktur dan sifat, tetapi juga memiliki fungsi dan manfaat yang unik di berbagai aspek kehidupan. Susu, dengan sifat koloidnya, memberikan stabilitas dan tekstur yang mendukung berbagai inovasi dalam industri makanan, sementara larutan gula, dengan sifat larutannya yang sejati, memberikan fleksibilitas yang tak tergantikan dalam menciptakan produk manis yang homogen dan estetis.
Hal ini membuka peluang bagi kita untuk berpikir lebih kritis dan memperhatikan benda-benda di sekitar, seperti krim, cat, atau bahkan kabut di pagi hari, yang semuanya merupakan contoh koloid dengan sifat uniknya masing-masing. Dengan mencoba mengidentifikasi koloid lainnya, kita tidak hanya melatih diri untuk lebih peka terhadap lingkungan, tetapi juga memperluas pengetahuan tentang bagaimana ilmu kimia bekerja dalam kehidupan sehari-hari. Ayo, mulai perhatikan benda-benda di sekitar Anda, dan temukan fakta-fakta kimia menarik yang tersembunyi di dalamnya!
Agar pemahamanmu tentang koloid dapat lebih mendalam, sekarang saatnya kalian menjadi detektif koloid! Coba perhatikan sekelilingmu. Banyak sekali benda-benda yang kita gunakan sehari-hari ternyata adalah koloid. Mulai dari makanan yang kita makan, produk kecantikan yang kita gunakan, hingga udara yang kita hirup.
Sekarang, selesaikan tantangan berikut ini.
- Jelajahi kulkas dan dapurmu: Apakah ada makanan lain selain susu dan mayones yang mungkin merupakan koloid? Perhatikan tekstur dan tampilannya.
- Amati produk kecantikan: Krim wajah, lotion, dan sampo seringkali merupakan koloid. Coba perhatikan apakah produk-produk ini memiliki sifat yang sama dengan susu, seperti terlihat keruh atau sedikit kental.
- Perhatikan alam sekitar: Awan, kabut, dan asap adalah contoh koloid yang ada di alam. Coba cari tahu mengapa mereka termasuk dalam kategori koloid.
Jadi, apa saja koloid lain yang bisa kamu temukan?
Penulis: Yolanda Sebastian, Mahasiswa Prodi S1 Kimia UPI, untuk memenuhi tugas mata kuliah Kimia Permukaan.
Baca konten-konten menarik Kompasiana langsung dari smartphone kamu. Follow channel WhatsApp Kompasiana sekarang di sini: https://whatsapp.com/channel/0029VaYjYaL4Spk7WflFYJ2H
