UKURAN PARTIKEL & SISTEM KOLOID

MINGGU KE- 2PROF. SBW

UKURAN PARTIKEL DALAM SISTEM DISPERSI

μm (Mikrometer)

mm Ukuran ayakan (nomor ayakan)

CONTOH SISTEM DISPERSI

0,5 – 10 0,0005 – 0,010 - Suspensi, emulsi halus

10-50 0,010 – 0,050 - Partikel emulsi kasar; partikel suspensi terflokulasi

50-100 0,050 – 0,100 325 – 140 Serbuk halus

150-1000 0,150 – 1,000 100 – 18 Serbuk kasar

1000-3360 1,000 – 3,360 18 - 6 Ukuran rata-2 granula

UKURAN PARTIKEL DAN SISTEM KOLOID

SISTEM DISPERSI

UKURAN PARTIKEL SIFAT SISTEM CONTOH

DISPERSI MOLEKULER

KURANG DARI 1 nm atau mμ

Partikel tidak terlihat oleh mikroskop elektron, lewat saringan

ultra dan membran semipermeabel; partikel berdifusi secara cepat

Molekul oksigen,

ion-2 lainnya dan

glukosaDISPERSI KOLOID

0,5 μm – 1 ,0 nm Terlihat oleh mikroskop elektron, tidak terlihat oleh mikroskop biasa,

lewat kertas saring, tidak lewat membran semipermeable dan

berdifusi secara lambat

Protein, amilum,

pati, lemak dalam suatu

sistem fase pendispers

DISPERSI KASAR

LEBIH BESAR DARI 0,5 μm

Partikel terlihat dibawah mikroskop, tidak lewat kertas saring, tidak lewat

kantong dialisis

Butir pasir, emulsi dan

suspensi kasar

Dispersi koloid

• Partikel koloid dapat dipisahkan dari suatu sistem dengan tehnik DIALISIS.

• UKURAN PORI KANTONG DIALISIS DAPAT MENAHAN PARTIKEL KOLOID, NAMUN MELOLOSKAN PARTIKEL MOLEKUL KECIL DAN ION, SEPERTI: GLUKOSA, ION ASAM ATAU BASA, garam NaCl.

• Tehnik ULTRAFILTRASI JUGA DIPAKAI MEMISAHKAN SISTEM DISPERSI KOLOID

BENTUK PARTIKEL KOLOID

• Bulat atau bola, • batang pendek atau bentuk elips memanjang• Bentuk elips pipih atau lempeng• Batang panjang dan benang-benang• Benang tergulung dan lebar• Benang bercabang-cabang

Sistem koloid

• KOLOID LIOFILIK/ hidrofilik: suka pelarut• KOLOID LIOFOBIK/hidrofobik: benci pelarut• KOLOID GABUNGAN ATAU AMFIFILIK : • Pengertian amfifilik: molekul atau ion disebut

amfifilik, bila memiliki zat aktif permukaan, yang memiliki dua daerah yang berbeda yang melawan afinitas pelarut dalam molekul atau ion yang sama.

• CONTOH: molekul anionik, kationik, nonionik dan amfolitik atau zwitterionik (punya muatanb + dan -)

• CONTOH MOLEKUL AMFOFILIK: MOLEKUL HIDROKARBON (asam-asam lemak rantai panjang) dalam pelarut air

• Molekul ini, rantai karbon menghadap ke dalam misel, sedang molekul polar (gugus asamnya) menghadap keluar atau ke arah fase kontinyu atau pelarut air.

Konsep Materi

Koloid merupakan campuran fase peralihan homogen menjadi heterogen.

Sistem koloid terdiri dari dua fase, yaitu fase pendispersi (pelarut) dan fase terdispersi (terlarut).

Perbedaan Larutan, Koloid, dan Suspensi

No Larutan Koloid Suspensi1 1 fase 2 fase 2 fase

2 Jernih Keruh Keruh

3 Homogen Antara homogen dan heterogen

Heterogen

4 Diameter partikel < 1 nm

1 nm < d < 100 nm d > 100 nm

5 Tidak dapat disaring Tidak dapat disaring dengan penyaring biasa

Dapat disaring

6 Tidak memisah jika didiamkan

Tidak memisah jika didiamkan

Memisah jika didiamkan

Jenis-Jenis Koloid

Berdasarkan fase zat terdispersi, maka sistem koloid terbagi 3, yaitu koloid sol, emulsi, dan buih.

Padat Cair Gas

Padat Sol padat(logam paduan, kaca berwarna, baja)

Sol cair(cat, tinta, kanji)

Sol gas(asap dan debu)

Cair Emulsi padat(mentega, keju, jelly, dan mutiara)

Emulsi Cair(susu, minyak ikan, santan kelapa)

Emulsi gas(obat insektisida semprot), kabut, hair spray

Gas Buih padat(busa jok, batu apung)

Buih Cair(buih sabun, buih soda, dan krim kocok)

-

Fase Pendispersi

Fase TerDispersi

Sifat-Sifat Koloid

1. Sifat optik/dapat menghamburkan cahaya

Peristiwa penghamburan cahaya oleh partikel-partikel koloid disebut efek Tyndall

Larutan > meneruskan cahaya

Koloid > menghamburkan cahaya

Dalam kehidupan sehari-hari, efek Tyndall dapat pula kita amati, seperti:

-Di bioskop, jika ada asap mengepul, maka dari cahaya proyektor akan terlihat lebih terang.

- Didaerah berkabut, sorot lampu mobil terlihat lebih jelas.

- Sinar matahari yang masuk melewati celah, kedalam ruangan yang berdebu, maka partikel debu akan kelihatan dengan jelas.

2. Sifat Kinetik

Sifat kinetik koloid ada dua, yaitu gerakan termal dan gerakan akibat gaya grafitasi.

Partikel koloid senantiasa bergerak terus menerus dengan gerakan patah-patah (zig-zag) yang kemudian dikenal dengan Gerak Brown

Gerak Brown ini pertama kali dikemukakan oleh Robert Brown, pada waktu mempelajari gerak serbuk tepung sari di atas air.

Gerak Brown dapat menstabilkan koloid. Mengapa ??

+ Karena bergerak terus menerus, maka gerakan itu dapat mengimbangi gravitasi, sehingga koloid itu tidak akan mengendap.

Gerak Brown terjadi sebagai akibat tumbukan yang tidak seimbang dari molekul-molekul medium terhadap pertikel koloid.

PENYEBAB GERAK BROWN

3. SIFAT LISTRIK

Partikel koloid dapat bergerak dalam medan listrik, pergerakan ini lah yang disebut elektroforesis.

Partikel koloid mempunyai muatan di permukaannya disebabkan oleh pengionan atau penyerapan muatan.

Sol hidrofilik seperti larutan protein, muatan diperoleh terutama karena ionisasi gugus karboksil –COOH dan gugus amino NH3

+. Pada pH tinggi protein bermuatan negatif dan pada pH rendah protein bermuatan positif.

Beberapa sifat listrik dari koloid

Elektroforesis: gerak partikel koloid bermuatan oleh pengaruh medan listrik

Elektroosmosis: gerak partikel koloid bermuatan melalui membran semipermeabel oleh pengaruh medan listrik.

Potensial aliran: partikel koloid dipaksa bergerak melalui pori membran (kebalikan dari elektroosmosis)

Potensial sedimentasi: partikel koloid bermuatan mengendap karena pengaruh perbedaan potensial.

4. ADSORPSI

Ukuran partikel koloid kecil sehingga permukaannya luas dan menyebabkan kemampuan adsorpsinya besar.

Partikel koloid akan bermuatan listrik, apabila partikel koloid menyerap ion yang bermuatan, dan ion tersebut menempel pada permukaan koloid, sehingga partikel koloid itu akan bermuatan.

Adsorpsi adalah proses melekatnya suatu zat pada permukaan padatan atau cairan. Partikel koloid mudah mengadsorpsi warna.

Sol Fe (OH)3 mampu mengadsorpsi ion-ion H+, sehingga Sol Fe (OH)3 bermuatan positif.

Sol As2S3 mempu mengabsorbsi ion-ion S2-, sehingga sol As2S3 menjadi bermuatan negative.

5. KOAGULASI

Koagulasi adalah penggumpalan partikel koloid, sehingga kestabilan system koloid menjadi hilang.

Penyebab koagulasi pada sistem koloid, antara lain karena pengaruh :

•pemanasan,

•pendinginan,

•pencampuran elektrolit

•elektroforesis yang berlangsung lama.

Koagulasi koloid karena penambahan elektrolit terjadi sebagai berikut:

Koloid yang bermuatan negatif akan menarik ion positif (kation), sedangkan koloid yang bermuatan positif akan menarik ion negatif (anion). Ion-ion tersebut akan membentuk selubung lapisan kedua. Apabila selubung lapisan kedua itu terlalu dekat maka selubung itu akan menetralkan muatan koloid sehingga terjadi koagulasi. Makin besar muatan ion makin kuat daya tariknya dengan partikel koloid, sehingga makin cepat terjadi koagulasi.

Gambar di atas memperlihatkan bahwa ion fosfat yang bermuatan 3- tertarik lebih dekat daripada ion klorida yang bermuatan 1-, walaupun konsentrasi ion fosfat itu lebih kecil.

CONTOH PROSES KOAGULASI

--

--

--

--

+ +

++

Na+

2.Ion-ion Na+

ditambahkan ke sistem koloid dengan partikel-pertikel sol yang bermuatan negatif

1.Sistem koloid dengan partikel-pertikel sol yang bermuatan negatif

3.Partikel-pertikel sol sistem koloid menjadi netral

4.Partikel-pertikel sol sistem koloid akan menggumpal dan selanjutnya mengendap (terkoagulasi)

CONTOH KOAGULASI

Coba Anda amati, proses koagulasi yang sering terjadi sehari-hari :

- Merebus telur mentah di dalam air - Mendinginkan agar-agar panas - Pembentukan delta dimuara sungai - Penjernihan air sungai.

- Penggumpalan Karet dalam lateks

- Penggumpalan asap debu pabrik dengan prngendap cottrel

6. KOLOID PELINDUNG

Adalah suatu sistem koloid yang ditambahkan pada koloid lain, sehingga dihasilkan koloid yang stabil.

Misalnya : pada pembuatan es krim, agar dihasilkan es krim yang lembut, perlu ditambahkan gelatin sebagai koloid pelindung.

8. KOLOID LIOFIL DAN LIOFOB

Koloid yang medium pendispersinya cair dibedakan atas 2 jenis yaitu.

KOLOID LIOFIL

KOLOID LIOFOB

KOLOID LIOFIL

Adalah koloid yang mempunyai gaya tarik menarik yang cukup besar antara zat terdispersi dengan mediumnya. Umumnya koloid liofil lebih kental dan lebih stabil dari koloid liofob, karena fase terdispersi dibungkus oleh mediumnya, sehingga terhindar dari pengelompokkan (koagulasi), hal ini disebut Solvatasi/hidratasi.

Koloid liofil bersifat reversible, karena apabila terjadi penggumpalan/pengendapan, dan endapan itu ditambah kembali koloid liofil.

KOLOID LIOFOB

Adalah koloid yang gaya tarik menarik antara zat terdispersi dengan mediumnya tidak ada atau sangat lemah.

Koloid liofob akan stabil, apabila mengadsorbsi suatu ion.

Perbedaan antara koloid liofil dengan koloid liofob.

HIDROFIL DAN HIDROFOB

Jika medium pendispersi yang dipakai adalah air, maka kedua jenis koloid di atas masing-masing disebut :

HIDROFIL

HIDROFOB

SabunDeterge

nAgar-Agar Gelati

n

Susu Mayonaise

Perbedaan antara koloid hidrofil dengan koloid hidrofob.

Hidrofil Hidrofob

Mengadsobsi mediumnya Tidak mengabsorbsi mediumnya

Dapat dibuat dengan konsentrasi yang relatif besar

Hanya stabil pada konsentrasi kecil

Tidak mudah digumpalkan dengan penambahan elektrolit

Mudah meggumpal pada penambahan elektrolit

Viskositas lebih besar daripada mediumnya

Viskositas hampir sama dengan mediumnya

Bersifat reversible Tidak reversible

Efek Tyndal Lemah Ekek Tynal lebih jelas

Pembuatan Koloid Cara Dispersi- Dispersi mekanik, dengan menggerus partikel besar hingga diperoleh partikel koloid.

Contoh: belerang dan urea digerus kemudian diaduk dengan air membentuk hidrosol.- Dispersi elektrolitik, cara pembuatan ini dilakukan dengan alat yang dikenal sebagai

busur Bredig.- Peptisasi, dibuat dari partikel kasar yang diubah menjadi partikel koloid dengan

penambahan air atau zat lain.Contoh: koloid AgCl terbentuk dengan menambahkan akuades pada endapan AgClKoloid aluminium hidroksida dibuat dengan menambahkan asam klorida encer (sedikit) pada endapan Al(OH)3 yang baru dibuat.

Cara HidrolisisSol besi(III) hidroksida dibuat dengan cara menambahkan larutam besi(III) klorida pada air panas, FeCl3 (aq) + H2O → Fe(OH)3 (sol) + 3HCl (aq)

Dekomposisi Rangkap- Pembuatan sol As2S3 dibuat dengan mengalirkan gas H2S dengan asam arsenit (H3AsO3)

yang encer. Reaksi: 2H3AsO3 (aq) + 3H2S (g) As2S3 (koloid) + 6H2O- Pembuatan sol perak bromida untuk membuat film, kertas, atau peat fotografi. KNO3

dihilangkan dengan cara dialisis, kemudian ditambahkan gelatin. Emulsi fotografi adalah suspensi butir-butir perak bromida dalam gel gelatin.

- AgNO3 (aq) + KBr (aq) → AgBr (sol) + KNO3 (aq)

Pemurnian Koloid

1. DIALISIS

Dialisis adalah, suatu proses untuk menghilangkan ion-ion yang dapat mengganggu kestabilan koloid.Pada proses ini, sistem koloid yang berada dalam kantong koloid, dimasukkan ke dalam bejana yang berisi air mengalir.

Kantong koloid terbuat dari selaput semi permeable, yang dapat dilewati oleh ion-ion, tetapi tidak dapat dilewati oleh partikel koloid.

2. Ultra Filtrasi

Pori kertas dapat diperkecil dengan mencelupkan ke dalam kolodian. Pada penyaringan perlu menggunakan pompa air atau pompa vakum.

Penggunaan Koloid

Sifat adsorbsi dari partikel koloid dapat dimanfaatkan untuk:a. Penjernihan air (misalnya air sungai). Penambahan

tawas pada air sungai, akan membentu koloid Al (OH)3, yang akan mengadsorbsi pengotor dalam air,sehingga menggumpal dan mengendap, sehingga air akan menjadi jernih.

b. Menghilangkan bau badan Produk roll on deodorant menggunakan Alumunium stearat sebagai absorben, jika deodorant digosokkan pada anggota badan, maka Al-stearat akan mengadsorbsi keringat yang menyebabkan bau badan.

c. Penggunaan Norit Norit mengandung arang aktif yang akan menyerap berbagai racun dalam usus.

PENJERNIHAN AIR

DEODORANT

NORIT

Sifat koagulasi koloid dapat dimanfaatkan untuk mengurangi polusi udara dari pabrik.

Asap dari pabrik sebelum meninggalkan cerobong asap dialirkan melalui ujung-ujung logam yang tajam dan bermuatan pada tegangan tinggi (20.000 - 75.000). Ujung-ujung yang runcing akan mengionkan molekul-molekul dalam udara. Ion-ion tersebut akan diadsorbsi oleh partikel asap dan menjadi bermuatan. Selanjutnya, partikel bermuatan itu akan tertarik dan diikat pad aelektroda yang lainnya. Pengendap Cottrel ini banyak digunakan dalam industri untuk dua tujuan yaitu, mencegah udara oleh buangan beracun atau memperoleh kembali debu yang berharga (misalnya debu logam)

PENGENDAP COTTREL

Dari gambar ini, jelas terlihat bahwa ion-ion pengganggu keluar dari sistem koloid, kemudian hanyut bersama air mengalir, sekarang sistem koloid itu sudah bebas dari ion pengganggu, sehingga tetap stabil.

Prinsip dialisis ini digunakan dalam alat cuci darah. Bagi penderita gagal ginjal, fungsi ginjal diganti dengan mesin dialisator.

Kegunaan lainnya

Pada pencelupan tekstil digunakan zat koloid untuk mempermudah pemberian warna.

Cat emulsi dan emulsi fotografi adalah koloid pengotor yang tidak bercampur dengan air.

Untuk keperluan kosmetik seperti bodylotion dan handcream, dsb.

Kestabilan Koloid

Partikel koloid yang bermuatan sama tidak terlarut,namun terdispersi dalam pelarut.

Agar koloid tetap stabil (tidak mengendap atau menggumpal), maka partikel-partikelnya harus dicegah agar tidak melekat (berinteraksi) satu dengan yang lain setelah bertumbukan.

Jika melekat maka ukuran partikel bertumbuh makin besar dan berangsur-angsur terpisah dari campuran.

Koloid emulsi (cairan terdispersi dalam cairan) akan stabil bila ditambahkan zat pengemulsi atau emulsifier.

Contoh system koloid emulsi adalah susu dan buah mangga. Kedua jenis koloid di atas adalah dispersi minyak dalam air. Minyak dan air adalah dua cairan (masing-masing non polar dan polar) yang tidak saling barcampur, dan setelah campuran diaduk akan cenderung terpisah dengan cepat menjadi dua fasa terpisah.

Pada buah mangga pemisahan ini dicegah dengan penambahan bahan pengemulsi seperti: CMC yang membentuk lapisan pelindung di sekitar tetesan-tetesan minyak. CMC berfungsi sebagai penstabil koloid emulsi buah mangga. Pada susu zat pengemulsi adalah kasein.

Koloid dari zat padat yang terdispersi dalam cairan (sol) biasanya distabilkan dengan adsorpsi ion pada permukaan partikel koloid. Contohnya adalah sol berwarna merah yang terbentuk jika larutan FeCl3

ditambahkan ke dalam air mendidih. Koloid dapat menjadi tidak stabil dengan menghilangkan pengaruh zat penstabil. Bila ini dilakukan maka partikel akan berkumpul dan bertumbuh makin besar hingga akhirnya terpisah atau terkoagulasi.

Sol yang terbentuk dari oksida Fe(III) terhidrat dapat dikoagulasi dengan penambahan elektrolit yang mampu menetralkan muatan pada permukaan partikelnya. Contohnya, penambanan larutan yang mengandung ion fosfat akan mengendapkan sol Fe(III). Ion PO43- yang bermuatan negatif berkumpul di sekitar ion Fe3+ yang bermuatan positif yang ada pada parmukaan partikel koloid. Penetralan muatan pada partikel koloid menyebabkan partikel bertumbukan dan bertumbuh dan akhirnya akan mengendap

(dikutip dari: http://imc.kimia.undip.ac.id/mata-kuliah/kimia-dasar-ii/bab-1-sifat-sifat-fisik-larutan-dan-koloid/)

LATIHAN

SEBUTKAN, JELASKAN SIFAT-2 KOLOID, BERI CONTOH SISTEM KOLOID DARI SUATU PRODUK PANGAN

BERDASARKAN KELARUTANNYA DALAM PELARUT, JELASKAN PERBEDAAN SISTEM KOLOID, BERI CONTOH UNTUK JENIS-JENIS SISTEM KOLOID TSB.