Koloid adalah campuran heterogen yang partikel-partikel zat terdispersinya tersebar dalam medium pendispersi, dengan ukuran partikel antara 1 nm hingga 1000 nm (atau 10-9 m hingga 10-6 m). Ukuran ini lebih besar dari molekul dalam larutan sejati (kurang dari 1 nm) tetapi lebih kecil dari partikel suspensi (lebih dari 1000 nm).
Koloid sering disebut sebagai sistem dispersi koloidal. Contoh koloid dalam kehidupan sehari-hari termasuk susu, mayones, kabut, dan cat. Koloid tidak mengendap dengan sendirinya seperti suspensi, tetapi juga tidak homogen seperti larutan.
A. Perbedaan Koloid dengan Larutan dan Suspensi
Untuk memahami koloid, penting untuk membedakannya dengan larutan dan suspensi berdasarkan ukuran partikel, sifat, dan perilaku:
| Aspek | Larutan | Koloid | Suspensi |
|---|---|---|---|
| Ukuran Partikel | < 1 nm | 1 nm - 1000 nm | > 1000 nm |
| Penampilan | Homogen, transparan | Homogen tampak, tetapi keruh jika diamati |
Heterogen, keruh |
| Pemisahan | Tidak dapat dipisah dengan filtrasi |
Tidak dapat dipisah dengan filtrasi biasa, tapi bisa dengan ultrafiltrasi |
Dapat dipisah dengan filtrasi |
| Gerak Partikel | Diffusi cepat | Gerak Brown | Mengendap |
| Contoh | Larutan gula dalam air (C12H22O11 dalam H2O) |
Susu (lemak dalam air) | Pasir dalam air |
B. Jenis-Jenis Koloid Berdasarkan Fase Terdispersi dan Medium Pendispersi
| Jenis Koloid | Fase Terdispersi |
Medium Pendispersi |
Contoh |
|---|---|---|---|
| Aerosol | Cair | Gas | Kabut, awan |
| Aerosol Padat | Padat | Gas | Asap, debu di udara |
| Busa | Gas | Cair | Busa sabun, krim kocok |
| Busa Padat | Gas | Padat | Batu apung, styrofoam |
| Emulsi | Cair | Cair | Susu, santan, mayones |
| Emulsi Padat | Cair | Padat | Jelly, keju, mutiara |
| Sol | Padat | Cair | Cat, tinta, sol emas |
| Sol Padat | Padat | Padat | Kaca berwarna, paduan logam |
Catatan Khusus: Koloid yang fase terdispersinya gas dalam gas tidak ada, karena gas bercampur sempurna membentuk larutan sejati (homogen).
C. Jenis-Jenis Koloid Berdasarkan Afinitas Fase Terdispersi dan Medium Pendispersi
Berdasarkan pada afinitas (daya tarik) antara fase terdispersi dengan medium pendispersinya koloid dibagi menjadi koloid liofil dan kolid liofob.
Koloid Liofil
"Liofil" berasal dari kata "lio" (cairan) dan "filia" (cinta)
Ciri utama: Memiliki afinitas/ daya tarik yang kuat antara fase terdispersi dengan medium pendispersi
Sifat Koloid Liofil:
- Partikel terdispersi dapat mengadsorpsi molekul medium pendispersi
- Membentuk lapisan solvatasi yang melindungi partikel
- Secara spontan membentuk sistem koloid ketika dicampur dengan medium pendispersi
- Relatif stabil dan tidak mudah terkoagulasi
- Viskositas lebih besar daripada medium pendispersi
- Efek Tyndall lemah
- Bersifat reversibel (dapat diubah kembali)
Contoh Koloid Liofil: protein dalam air, kanji dalam air, agar-agar, gelatin
Koloid Liofob
"Liofob" berasal dari kata "lio" (cairan) dan "fobia" (takut)
Ciri utama: Memiliki afinitas/ daya tarik yang lemah antara fase terdispersi dengan medium pendispersi
Sifat Koloid Liofob:
- Partikel terdispersi tidak dapat mengadsorpsi molekul medium pendispersi
- Tidak membentuk lapisan solvatasi
- Membutuhkan metode khusus untuk pembentukannya
- Kurang stabil dan mudah terkoagulasi dengan penambahan sedikit elektrolit
- Viskositas hampir sama dengan medium pendispersi
- Efek Tyndall kuat
- Bersifat irreversibel (tidak dapat diubah kembali)
Contoh Koloid Liofob: sol emas, sol belerang, sol Fe(OH)3, sol As2S3
Perbedaan Mendasar
Perbedaan utama terletak pada interaksi partikel-medium. Koloid liofil memiliki interaksi yang kuat sehingga stabil secara alami, sedangkan koloid liofob memiliki interaksi lemah sehingga membutuhkan stabilisator untuk mencegah penggumpalan.
Catatan: Istilah "lio" sebenarnya merujuk pada cairan, tetapi dalam praktiknya klasifikasi ini juga diterapkan untuk sistem dengan medium pendispersi gas (aerosol) atau padat.
Perbandingan Koloid Liofil dan Liofob
| Karakteristik | Koloid Liofil | Koloid Liofob |
|---|---|---|
| Afinitas terhadap medium |
Besar | Kecil |
| Kestabilan | Stabil | Kurang stabil |
| Viskositas | Lebih besar daripada medium |
Hampir sama dengan medium |
| Efek Tyndall | Lemah | Kuat |
| Reversibilitas | Reversibel | Irreversibel |
| Contoh | Kanji, agar-agar, protein |
Sol emas, sol belerang, sol Fe(OH)3 |
D. Sifat-Sifat Koloid
Koloid memiliki sifat khas yang membedakannya dari sistem lain. Berikut penjelasan detail:
1. Efek Tyndall
Ketika sinar cahaya dilewatkan melalui koloid, cahaya akan tersebar oleh partikel koloid, sehingga terlihat seperti berkas cahaya. Ini tidak terjadi pada larutan sejati. Contoh: sinar laser melalui susu.
2. Gerak Brown
Partikel koloid bergerak secara acak dan zig-zag karena tumbukan dengan molekul medium pendispersi. Ditemukan oleh Robert Brown. Gerak ini dapat diamati dengan mikroskop ultramikroskop.
3. Adsorpsi
Partikel koloid dapat menarik dan menahan molekul atau ion pada permukaannya. Ini berbeda dengan absorpsi (penyerapan ke dalam). Contoh: arang aktif mengadsorpsi racun.
4. Elektroforesis
Partikel koloid bermuatan listrik dan dapat bergerak ke elektroda tertentu dalam medan listrik. Ini menunjukkan bahwa koloid bisa bermuatan positif atau negatif. Contoh: partikel protein dalam susu bermuatan negatif.
5. Koagulasi
Proses penggumpalan partikel koloid menjadi agregat yang lebih besar, sehingga mengendap. Penyebab: penambahan elektrolit, pemanasan, atau pencampuran koloid bermuatan berbeda. Contoh: penambahan tawas (Al2(SO4)3) ke air keruh untuk menggumpalkan kotoran.
6. Dialisis
Pemisahan koloid dari pengotor menggunakan membran semipermeabel. Contoh: pembersihan koloid dalam industri farmasi.
E. Pembuatan Koloid
Koloid dapat dibuat dengan dua metode utama: dispersi dan kondensasi.
1. Metode Dispersi
Mengubah partikel besar menjadi partikel koloid:
- Cara Mekanik: Menggunakan penggiling koloid (colloid mill).
Contoh:
Membuat sol belerang dengan menggiling serbuk belerang dan dicampur air.
Pembuatan cat.
- Cara Elektrik (Busur Bredig): Logam dialiri arus listrik (loncatan busur) sambil direndam
dalam medium pendispersi. Deatailnya busur listrik antara dua elektroda logam yang dicelupkan ke air untuk
memecah logam menjadi partikel koloid melalui panas dan ledakan listrik.
Contoh:
Digunakan untuk membuat sol logam (Ag, Au). - Cara Peptisasi: Pemecahan gumpalan besar partikel dengan penambahan zat pemeptisasi
(elektrolit yang mengandung ion sejenis).
Contoh:
Pembuatan sol Al(OH)3 dari endapan Al(OH)3 dengan FeCl3. - Cara Ultrasonik: Gelombang suara tinggi memecah partikel, caranya dengan menggetarkan dan
memecah suspensi kasar menjadi partikel kecil tanpa melibatkan listrik langsung.
Contoh:
Pembuatan sol logam seperti sol emas atau sol perak, di mana suspensi kasar logam dalam air dipecah menjadi partikel ukuran koloid menggunakan gelombang ultrasonik.
- Cara Homogenisasi: Menggunakan mesin homogenisator.
Contoh:
Pembuatan susu.
2. Metode Kondensasi
Menggabungkan molekul kecil menjadi partikel koloid:
- Reaksi Kimia: Reaksi redoks, hidrolisis, dan dekomposisi rangkap.
- Reaksi Redoks: Reaksi yang melibatkan perubahan bilangan oksidasi.
Contoh:
Pembuatan sol belerang:
2H2S + SO2 → 3S + 2H2O
Pembuatan sol emas (Au):
2AuCl3 + 3SnCl2 → 2Au + 3SnCl4 - Reaksi Hidrolisis: Reaksi dengan air.
Contoh:
Pembuatan sol Fe(OH)3 menghidrolisis FeCl3 dengan mereaksikan FeCl3 dengan air panas.
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl - Reaksi Dekomposisi Rangkap:
Contoh:
Pembuatan sol As2S3.
2H3AsO3 + 3H2S → As2S3 (koloid) + 6H2O
- Reaksi Redoks: Reaksi yang melibatkan perubahan bilangan oksidasi.
- Penggantian Pelarut: Mencampurkan zat yang mudah larut dalam satu pelarut (misalnya
alkohol) ke pelarut lain (misalnya air) di mana zat tersebut kurang larut.
Contoh:
Sol belerang dibuat dengan melarutkan belerang dalam alkohol, lalu dituangkan ke dalam air. - Kondensasi Fisik: Penguapan dan pendinginan.
Contoh: pembuatan kabut.
F. Aplikasi Koloid dalam Kehidupan Sehari-hari
Koloid memiliki banyak aplikasi praktis:
- Industri Makanan: Emulsi dalam mayones, gel dalam jelly, busa dalam es krim.
- Obat-obatan: Koloid perak untuk antiseptik, emulsi untuk obat cair.
- Pembersihan Air: Koagulasi dengan tawas untuk mengendapkan kotoran.
- Industri Karet: Lateks sebagai koloid alami dari getah karet.
- Fotografi: Emulsi perak halida pada film foto.
- Kosmetik: Krim dan lotion sebagai emulsi.
- Lingkungan: Aerosol dalam penyemprot insektisida, adsorpsi pada filter udara.
Dalam konteks Indonesia, koloid relevan dalam pengolahan air sungai yang keruh menggunakan tawas, atau dalam industri makanan tradisional seperti pembuatan tahu (koagulasi protein kedelai dengan MgSO4).
G. Rangkuman
- Koloid adalah sistem dispersi dengan ukuran partikel 1-100 nm
- Sistem koloid terdiri dari fase terdispersi dan medium pendispersi
- Sifat khas koloid: efek Tyndall, gerak Brown, adsorpsi, koagulasi, elektroforesis, dan dialysis
- Koloid dapat dibuat dengan cara kondensasi dan dispersi
- Berdasarkan afinitas terhadap medium, koloid dibedakan menjadi liofil dan liofob
- Koloid memiliki banyak penerapan dalam kehidupan sehari-hari dan industri
Bagian 1: Fenomena Koloid dalam Kehidupan Sehari-hari
Ibu membuat mayones dengan mencampurkan minyak, kuning telur, dan cuka. Mayones yang terbentuk bersifat stabil dan tidak mudah terpisah. Fenomena ini dapat dijelaskan dengan sifat koloid karena...
- Partikel minyak terdispersi dalam air membentuk emulsi
- Kuning telur berperan sebagai zat pengemulsi (emulgator)
- Terjadi efek Tyndall yang kuat pada campuran tersebut
- Ukuran partikel terdispersi berada pada rentang 1-100 nm
- Mayones merupakan sistem dispersi kasar seperti suspensi
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Mayones adalah emulsi minyak dalam air.
- Benar. Kuning telur (lesitin) berperan sebagai emulgator yang menstabilkan emulsi.
- Salah. Mayones umumnya terlalu pekat untuk menunjukkan efek Tyndall yang jelas.
- Benar. Sistem koloid memiliki ukuran partikel 1-100 nm.
- Salah. Suspensi memiliki partikel >100 nm dan tidak stabil.
Asap pabrik yang mengandung partikel padat halus dapat digumpalkan menggunakan elektroda bertegangan tinggi (presipitator elektrostatis). Prinsip yang terlibat adalah...
- Elektroforesis
- Koagulasi
- Adsorpsi ion
- Dialisis
- Efek Tyndall
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Partikel koloid dalam asap bermuatan bergerak ke elektroda (elektroforesis).
- Benar. Penggumpalan partikel terjadi saat mengenai elektroda (koagulasi).
- Benar. Partikel koloid mengadsorpsi ion sehingga bermuatan.
- Salah. Dialisis adalah pemurnian koloid dari ion kecil.
- Salah. Efek Tyndall adalah penghamburan cahaya, tidak terkait penggumpalan.
Dalam pembuatan tahu, bubur kedelai ditambahkan larutan asam cuka atau air laut sehingga protein menggumpal. Proses ini melibatkan prinsip koloid yaitu...
- Denaturasi protein oleh asam
- Koagulasi koloid karena penurunan muatan
- Reaksi hidrolisis garam
- Pembentukan gel dari sol
- Adsorpsi ion H+ pada partikel protein
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Asam menyebabkan denaturasi (perubahan struktur) protein.
- Benar. Penambahan elektrolit (asam/garam) menetralkan muatan koloid protein sehingga terjadi koagulasi.
- Salah. Bukan hidrolisis utama yang terjadi.
- Salah. Yang terjadi adalah koagulasi, bukan pembentukan gel secara langsung.
- Benar. Ion H+ dari asam diadsorpsi, mengurangi tolakan antarmuatan partikel.
Saat menyinari sampel darah dengan mikroskop, terlihat partikel bergerak tidak beraturan. Gerakan ini...
- Disebut gerak Brown
- Disebabkan tumbukan dengan molekul air
- Akan lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi
- Hanya terjadi pada partikel bermuatan
- Bukti bahwa darah adalah larutan sejati
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Gerak acak partikel koloid disebut gerak Brown.
- Benar. Gerak Brown akibat tumbukan tak seimbang dengan molekul medium.
- Benar. Pada suhu tinggi, energi kinetik molekul meningkat sehingga tumbukan lebih kuat.
- Salah. Gerak Brown terjadi pada semua partikel koloid, bermuatan atau tidak.
- Salah. Darah merupakan sistem koloid kompleks (plasma dengan sel-sel darah).
Keju merupakan produk koloid yang terbentuk dari penggumpalan susu. Sifat koloid yang tepat untuk menggambarkan keju adalah...
- Termasuk emulsi padat
- Fase terdispersinya adalah lemak dalam air
- Dapat dibuat dengan menambahkan enzim rennet (penggumpal)
- Stabil karena adanya lapisan ganda listrik
- Menunjukkan efek Tyndall yang sangat jelas
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Keju adalah emulsi padat (lemak dalam medium padat/protein).
- Salah. Pada keju matang, fase terdispersi adalah lemak, tetapi mediumnya padat (bukan air).
- Benar. Rennet mengkoagulasi protein susu (kasein).
- Salah. Kestabilan keju terutama karena struktur padat, bukan muatan listrik.
- Salah. Keju padat tidak transparan sehingga efek Tyndall sulit diamati.
Soal Uraian 1.1 - Analisis Fenomena Kabut
Analisis Fenomena: Mengapa kabut di pagi hari sering terlihat jelas di daerah dengan polusi udara tinggi, sedangkan di daerah bersih kadang tidak terlihat? Jelaskan menggunakan minimal tiga konsep koloid secara lengkap!
Pembahasan:
Kabut adalah aerosol cair (tetes air dalam udara). Di daerah berpolusi:
- Inti Kondensasi: Partikel polutan (debu, asap) bertindak sebagai inti kondensasi bagi uap air untuk berkondensasi membentuk tetes air.
- Peningkatan Jumlah Partikel: Polutan meningkatkan jumlah partikel koloid di udara.
- Efek Tyndall: Partikel koloid (baik kabut maupun polutan) menghamburkan cahaya sehingga kabut terlihat lebih jelas (bercahaya). Di daerah bersih, inti kondensasi lebih sedikit sehingga kabut tipis atau tidak terbentuk, dan efek Tyndall lebih lemah.
Soal Uraian 1.2 - Penjernihan Air dengan Biji Kelor
Evaluasi Proses: Sebuah desa menggunakan biji kelor (Moringa oleifera) sebagai penjernih air tradisional. Biji kelor yang dihancurkan dan dicampur air dapat mengikat partikel lumpur sehingga mengendap. Menurut Anda, proses manakah dari siklus pengolahan air (koagulasi-flokulasi-sedimentasi-filtrasi-desinfeksi) yang terjadi? Analogikan proses ini dengan prinsip kimia koloid dan jelaskan peran biji kelor sebagai "koagulan alami"!
Pembahasan:
Proses yang terjadi: Koagulasi, flokulasi, dan sedimentasi.
Analog dengan Prinsip Koloid: Partikel lumpur dalam air adalah sistem koloid/suspensi yang bermuatan negatif sehingga saling tolak dan stabil. Protein kationik dalam biji kelor (bermuatan positif) akan:
- Adsorpsi dan Netralisasi Muatan: Protein mengadsorpsi pada permukaan partikel lumpur dan menetralkan muatannya (koagulasi).
- Bridging: Molekul protein besar dapat menjembatani beberapa partikel (flokulasi).
- Pengendapan: Flok yang terbentuk menjadi cukup besar untuk mengendap karena gravitasi (sedimentasi).
Peran sebagai Koagulan Alami: Biji kelor mengandung protein bermuatan positif yang efektif menggumpalkan partikel negatif, ramah lingkungan, dan biodegradable.
Bagian 2: Teknologi dan Industri Berbasis Koloid
Cat tembok terdiri dari pigmen (padatan) yang terdispersi dalam pelarut. Agar cat memiliki kualitas baik (tidak mengendap, mudah diaplikasikan), maka diperlukan...
- Ukuran partikel pigmen dalam rentang koloid
- Penambahan zat pembusa untuk membentuk busa
- Adanya zat pengental (seperti CMC) untuk membentuk gel
- Stabilitas yang dicapai dengan muatan listrik pada partikel pigmen
- Sifat tiksotropik (mengental saat diam, encer saat digerak)
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Ukuran koloid mencegah pengendapan cepat (stabil).
- Salah. Busa tidak diinginkan dalam cat tembok.
- Benar. Pengental (seperti CMC) membentuk struktur gel yang mencegah sedimentasi.
- Benar. Partikel pigmen bermuatan sejenis saling tolak sehingga stabil.
- Benar. Sifat tiksotropik memudahkan pengaplikasian (saat diaduk/dikuas menjadi encer).
Dalam industri keramik, tanah liat (lempung) yang berupa sol dicetak lalu dipanaskan. Proses pemanasan menyebabkan...
- Koagulasi sol menjadi gel
- Penguapan air dari sistem koloid
- Dehidrasi dan pengerasan struktur
- Perubahan dari sol liofob menjadi liofil
- Pembentukan struktur padatan yang kuat (sintering)
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Salah. Koagulasi sol menjadi gel terjadi sebelum pemanasan (saat pengecoran).
- Benar. Air sebagai medium pendispersi menguap.
- Benar. Hilangnya air menyebabkan partikel-partikel saling berikatan kuat.
- Salah. Sifat liofil/liofob terkait interaksi dengan pelarut, bukan perubahan karena pemanasan.
- Benar. Proses sintering (penggabungan partikel pada suhu tinggi) terjadi.
Sabun dan detergen membersihkan kotoran berminyak dengan prinsip koloid karena...
- Membentuk emulsi minyak dalam air
- Bagian hidrofil molekul sabun berinteraksi dengan air
- Bagian hidrofob molekul sabun mengikat minyak
- Menurunkan tegangan permukaan air
- Membentuk misel yang dapat mengangkut minyak
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Sabun mengemulsikan minyak ke dalam air.
- Benar. Gugus polar (hidrofil) sabun mengarah ke air.
- Benar. Ekor nonpolar (hidrofob) sabun mengikat minyak.
- Benar. Sabun adalah surfaktan yang menurunkan tegangan permukaan air.
- Benar. Misel adalah agregat molekul sabun dengan ekor nonpolar di dalam (mengikat minyak) dan kepala polar di luar (berhubungan dengan air).
Penggunaan arang aktif (karbon aktif) pada masker dan penjernih air memanfaatkan sifat koloid yaitu...
- Adsorpsi gas dan zat terlarut pada permukaan porinya
- Efek Tyndall untuk menjebak partikel
- Luas permukaan yang sangat besar karena struktur berpori
- Kemampuan berperan sebagai medium pendispersi
- Sifat katalitik pada permukaannya
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Arang aktif mengadsorpsi zat polutan pada permukaannya.
- Salah. Efek Tyndall adalah penghamburan cahaya, bukan mekanisme penjernihan.
- Benar. Struktur mikropori meningkatkan luas permukaan untuk adsorpsi.
- Salah. Arang aktif adalah fase terdispersi atau adsorben, bukan medium.
- Salah. Meski bisa sebagai katalis, fungsi utama dalam masker/penjernih adalah adsorpsi.
Nanoteknologi banyak memproduksi material berukuran koloid (1-100 nm). Keunggulan material nano dibanding material bulk antara lain...
- Memiliki luas permukaan spesifik yang jauh lebih besar
- Sifat optiknya dapat berubah (misal: nanopartikel emas berwarna merah)
- Lebih reaktif karena jumlah atom di permukaan lebih banyak
- Selalu lebih stabil secara termal
- Dapat difungsionalisasi untuk target tertentu (targeted drug delivery)
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Perbandingan luas permukaan terhadap volume meningkat drastis.
- Benar. Ukuran mempengaruhi penghamburan/penyerapan cahaya (contoh: nanopartikel emas).
- Benar. Atom di permukaan lebih reaktif daripada di dalam bulk.
- Salah. Material nano seringkali kurang stabil secara termal karena energi permukaan tinggi.
- Benar. Partikel nano dapat dimodifikasi permukaannya untuk mengirim obat ke sel spesifik.
Soal Uraian 2.1 - Desain Sistem Pemadam Api Busa
Desain Teknologi: Bayangkan Anda harus merancang sistem pemadam api ringan (APAR) jenis busa (foam) untuk memadamkan kebakaran minyak di dapur restoran. Busa harus stabil, menutupi permukaan minyak dengan baik, dan tidak mencemari lingkungan. Dengan prinsip koloid:
- Jenis koloid apakah busa pemadam api itu? Sebutkan fase terdispersi dan medium pendispersinya.
- Sifat koloid apa yang harus dimiliki busa agar efektif? Jelaskan hubungan sifat tersebut dengan fungsi pemadaman.
- Bahan apa yang kira-kira digunakan untuk menghasilkan busa yang stabil dan ramah lingkungan? Jelaskan perannya berdasarkan struktur molekulnya.
Pembahasan:
- Busa pemadam api adalah busa gas (gas dalam cairan). Fase terdispersi: gas (biasanya udara atau CO2). Medium pendispersi: cairan (larutan surfaktan dan air).
- Sifat yang harus dimiliki:
- Stabilitas tinggi: Agar busa tidak cepat pecah dan dapat menutupi area kebakaran lama. Dicapai dengan viskositas medium yang cukup dan surfaktan yang baik.
- Daya sebar (spreading) baik: Untuk menutupi seluruh permukaan minyak dengan cepat, memutus kontak dengan oksigen.
- Ringan (low density): Agar mengapung di atas minyak.
- Bahan yang digunakan:
- Surfaktan biodegredabel (contoh: turunan gula, protein hidrolisat). Peran: Menurunkan tegangan permukaan air, memungkinkan pembentukan busa, dan menstabilkan gelembung gas.
- Pembentuk film (film-forming fluoroprotein/FFF) versi ramah lingkungan. Peran: Membentuk lapisan film kuat di permukaan gelembung dan di atas minyak, meningkatkan stabilitas busa dan daya pemisahan.
- Air sebagai medium utama.
Soal Uraian 2.2 - Nanopartikel Perak (AgNP)
Analisis Kritis: "Silver nanoparticle (AgNP)" banyak diiklankan sebagai bahan antibakteri pada kaus kaki, kulkas, hingga pembalut wanita. Klaimnya, partikel perak nano akan membebaskan ion Ag+ yang bersifat bakterisidal.
- Dari sudut pandang koloid, mengapa bentuk "nano" lebih efektif dibanding serbuk perak biasa?
- Potensi masalah apa yang mungkin timbul dari penggunaan AgNP secara luas pada produk konsumen? Kaitkan dengan sifat koloid dan toksikologi.
- Bagaimana cara mendeteksi keberadaan AgNP dalam suatu produk menggunakan sifat optik koloid?
Pembahasan:
- Efektivitas bentuk nano:
- Luas permukaan lebih besar: Meningkatkan kontak dengan bakteri dan laju pelepasan ion Ag+.
- Reaktivitas lebih tinggi: Ukuran nano membuat perak lebih mudah teroksidasi menjadi Ag+.
- Mampu menembus biofilm bakteri.
- Potensi masalah:
- Lintah lingkungan: AgNP dapat terlepas saat pencucian, mencemari perairan, dan bersifat toksik bagi organisme akuatik.
- Resistensi bakteri: Penggunaan berlebihan berpotensi memicu seleksi bakteri resisten.
- Paparan pada manusia: Partikel nano mungkin dapat terserap melalui kulit atau terhirup, efek jangka panjang belum sepenuhnya diketahui (nanotoksisitas).
- Deteksi menggunakan sifat optik koloid:
- Efek Tyndall: Sampel didispersikan dalam air, disinari laser. Jika ada hamburan cahaya, mengindikasikan adanya partikel koloid (nano).
- Warna Khas: Nanopartikel perak memiliki warna kuning-coklat karena fenomena resonansi plasmon permukaan (Surface Plasmon Resonance/SPR). Larutan AgNP akan berwarna, berbeda dengan ion Ag+ yang tak berwarna atau endapan AgCl yang putih.
Bagian 3: Kestabilan dan Sifat-Sifat Koloid
Sebuah sol Fe(OH)3 dibuat dengan hidrolisis FeCl3 panas. Sol ini stabil karena partikelnya bermuatan positif. Muatan ini berasal dari...
- Adsorpsi ion Fe3+ dari larutan
- Adsorpsi ion H+ dari hidrolisis Fe3+
- Pelepasan ion OH- ke dalam larutan
- Pembentukan lapisan ganda listrik (double layer)
- Adanya gugus -OH pada permukaan yang terprotonasi
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Ion Fe3+ yang berlebih diadsorpsi.
- Benar. Hidrolisis Fe3+ menghasilkan H+, yang juga bisa diadsorpsi.
- Salah. Pelepasan OH- akan membuat permukaan bermuatan negatif.
- Benar. Inti Fe(OH)3 mengadsorpsi ion positif membentuk lapisan Stern, dikelilingi awan ion negatif (lapisan difus).
- Benar. Gugus -OH pada permukaan Fe(OH)3 dapat mengikat H+ membentuk -OH2+ (bermuatan positif).
Penambahan elektrolit ke dalam sol yang stabil dapat menyebabkan koagulasi. Faktor yang mempengaruhi daya koagulasi suatu elektrolit adalah...
- Muatan ion yang berlawanan dengan muatan koloid (valensi)
- Konsentrasi elektrolit yang ditambahkan
- Ukuran ion lawan (semakin kecil, semakin efektif)
- Jenis pelarut yang digunakan
- Suhu sistem koloid
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Hukum Schulze-Hardy: Daya koagulasi bergantung pada valensi ion lawan (ion dengan muatan berlawanan dengan partikel koloid).
- Benar. Harus mencapai konsentrasi kritis (nilai ambang koagulasi).
- Benar. Ion dengan ukuran kecil lebih mudah mendekati permukaan partikel koloid.
- Salah. Jenis pelarut mempengaruhi stabilitas koloid liofil, tetapi bukan faktor utama daya koagulasi elektrolit spesifik.
- Salah. Suhu mempengaruhi gerak Brown dan viskositas, tetapi bukan faktor penentu daya koagulasi elektrolit.
Dialysis adalah proses pemurnian koloid dari ion-ion kecil menggunakan membran semipermeabel. Proses ini penting karena...
- Ion-ion kecil dapat mengganggu kestabilan koloid
- Dapat memisahkan koloid dari elektrolit pengganggu
- Membran hanya melewatkan partikel berukuran ion/molekul kecil
- Berdasarkan perbedaan ukuran partikel
- Sama dengan proses osmosa balik (reverse osmosis)
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Ion kecil dapat menyebabkan koagulasi atau mengubah sifat koloid.
- Benar. Tujuan utama dialysis adalah pemurnian.
- Benar. Prinsip kerja membran semipermeabel.
- Benar. Dialysis memisahkan berdasarkan ukuran partikel.
- Salah. Osmosa balik menggunakan tekanan untuk memaksa pelarut melalui membran, sementara dialysis mengandalkan difusi.
Koloid liofil (seperti kanji dalam air) lebih stabil daripada koloid liofob (seperti sol emas) karena...
- Partikel liofil terhidrasi (terlapisi pelarut)
- Ada interaksi yang kuat antara partikel dan medium
- Tidak membutuhkan muatan untuk stabil
- Viskositas sistem yang lebih tinggi
- Tidak dapat dikoagulasi oleh penambahan elektrolit
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Adanya lapisan solvasi (hidrasi) melindungi partikel.
- Benar. Afinitas tinggi antara fase terdispersi dan medium.
- Benar. Kestabilan utama berasal dari solvasi, meskipun mungkin juga memiliki muatan.
- Salah. Viskositas mungkin lebih tinggi, tetapi itu konsekuensi, bukan penyebab utama kestabilan.
- Salah. Koloid liofil dapat dikoagulasi, tetapi membutuhkan elektrolit dalam jumlah sangat banyak atau dengan metode khusus (seperti penambahan alkohol).
Sifat tiksotropi (menjadi cair saat digoyang, mengental saat diam) dimiliki oleh beberapa koloid seperti cat dan lumpur. Fenomena ini disebabkan oleh...
- Struktur jaringan partikel yang terbentuk saat diam
- Rusaknya struktur jaringan akibat geseran (shear)
- Adanya gaya tarik-menarik antar partikel yang lemah dan reversibel
- Perubahan muatan partikel karena gerakan
- Terurainya agregat partikel menjadi partikel kecil saat digerak
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Saat diam, partikel membentuk struktur 3D seperti gel yang menjebak medium.
- Benar. Goyangan/geseran merusak struktur ini.
- Benar. Gaya antar partikel (seperti gaya van der Waals) cukup kuat untuk membentuk jaringan, tetapi lemah sehingga bisa putus oleh geseran dan terbentuk kembali saat diam.
- Salah. Muatan partikel biasanya tidak berubah signifikan karena gerakan.
- Benar. Agregat partikel terdispersi menjadi partikel lebih kecil saat digerak, mengurangi viskositas.
Soal Uraian 3.1 - Eksperimen Pemodelan Lapisan Ganda Listrik
Eksperimen Pemodelan: Seorang siswa ingin memodelkan "lapisan ganda listrik" pada partikel koloid menggunakan bahan sederhana: magnet batang (sebagai inti partikel), butiran besi kecil (sebagai ion lawan), dan sebuah wadah.
- Rancanglah model tersebut dan jelaskan analoginya dengan bagian-bagian lapisan ganda listrik (lapisan Stern dan lapisan difus).
- Bagaimana model ini dapat digunakan untuk mensimulasikan proses koagulasi dengan penambahan elektrolit?
- Apa kelemahan utama model fisik ini dalam merepresentasikan sistem koloid sebenarnya?
Pembahasan:
- Rancangan model:
- Magnet batang besar: Analog dengan inti partikel koloid bermuatan. Misalkan kutub utara mewakili muatan positif.
- Butiran besi kecil: Analog dengan ion lawan (dalam hal ini ion negatif, karena tertarik ke kutub utara magnet).
- Tata letak: Letakkan magnet di tengah. Butiran besi akan menempel kuat di sekitar kutub magnet, membentuk lapisan Stern. Butiran besi lain yang lebih jauh akan tertarik tetapi masih bisa bergerak bebas, membentuk lapisan difus.
- Simulasi koagulasi: Tambahkan "elektrolit" berupa butiran besi dalam jumlah sangat banyak ke dalam wadah. Butiran besi tambahan akan:
- Menetralkan "medan magnet" (analog netralisasi muatan) di sekitar setiap magnet.
- Menjembatani beberapa magnet sehingga mereka saling mendekat dan bergumpal (koagulasi).
- Kelemahan model:
- Gaya magnet bersifat dipolar, sedangkan muatan listrik koloid biasanya monopolar (positif atau negatif).
- Interaksi magnetik jangkauannya jauh lebih panjang dibanding interaksi elektrostatik dalam larutan yang discreened oleh ion lain.
- Tidak merepresentasikan pelarut (medium) dan efek solvasi.
- Gerak Brown partikel koloid tidak termodelkan.
Soal Uraian 3.2 - Prediksi dan Sintesis Sol AgI
Prediksi dan Sintesis: Dua jenis sol dibuat: Sol A (AgI dari AgNO3 berlebih) bermuatan positif, Sol B (AgI dari KI berlebih) bermuatan negatif. Keduanya stabil pada konsentrasi tertentu.
- Jelaskan mengapa kelebihan reaktan menentukan muatan sol tersebut.
- Jika Sol A dan Sol B dicampur dengan volume dan konsentrasi yang tepat, prediksikan apa yang akan terjadi. Berikan penjelasan mendetail berdasarkan prinsip koloid.
- Manakah yang memiliki nilai ambang koagulasi lebih rendah jika dikoagulasi dengan Na3PO4? Jelaskan.
Pembahasan:
- Penentuan muatan:
- Sol A (AgNO3 berlebih): Ion Ag+ berlebih akan teradsorpsi pada permukaan partikel AgI, sehingga partikel bermuatan positif.
- Sol B (KI berlebih): Ion I- berlebih akan teradsorpsi, sehingga partikel bermuatan negatif.
- Pencampuran Sol A dan Sol B:
- Akan terjadi koagulasi timbal balik (mutual coagulation).
- Partikel positif dari Sol A dan partikel negatif dari Sol B akan saling menetralkan muatannya saat bertumbukan.
- Jika perbandingan campuran tepat sesuai dengan kapasitas muatan masing-masing sol, akan terjadi koagulasi sempurna membentuk endapan AgI.
- Nilai ambang koagulasi dengan Na3PO4:
- Na3PO4 mengandung ion PO43- (bermuatan -3).
- Sol A (bermuatan +) akan dikoagulasi oleh PO43-.
- Sol B (bermuatan -) akan dikoagulasi oleh Na+ (muatan +1) dari elektrolit yang sama.
- Menurut Hukum Schulze-Hardy, daya koagulasi meningkat sangat tajam dengan bertambahnya valensi ion lawan. Ion PO43- (valensi 3) jauh lebih efektif daripada Na+ (valensi 1).
- Kesimpulan: Sol A akan memiliki nilai ambang koagulasi yang lebih rendah (lebih mudah terkoagulasi) oleh Na3PO4 karena kehadiran ion lawan bermuatan tinggi (PO43-).
Bagian 4: Aplikasi Koloid dalam Lingkungan dan Kesehatan
Proses penjernihan air di PDAM melibatkan beberapa tahap berbasis koloid: koagulasi-flokulasi-sedimentasi-filtrasi. Penambahan tawas (Al2(SO4)3) berperan dalam...
- Membentuk Al(OH)3 yang berupa koloid bermuatan positif
- Mengadsorpsi partikel koloid pengotor (lumpur, mikroba) yang bermuatan negatif
- Menetralkan muatan partikel pengotor sehingga terjadi koagulasi
- Meningkatkan pH air menjadi basa
- Berperan sebagai disinfectant untuk membunuh bakteri
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Tawas terhidrolisis membentuk koloid Al(OH)3 bermuatan positif.
- Benar. Koloid Al(OH)3 yang terbentuk mengadsorpsi partikel negatif.
- Benar. Proses adsorpsi dan netralisasi muatan menyebabkan penggumpalan.
- Salah. Hidrolisis Al3+ justru menghasilkan H+ sehingga pH turun (asam).
- Salah. Disinfeksi dilakukan dengan klorinasi/ozonisasi setelah proses ini.
Pada cuci darah (hemodialisis), darah pasien dilewatkan melalui membran semipermeabel. Prinsip koloid yang diterapkan adalah...
- Dialisis untuk membuang urea dan racun berukuran kecil
- Berdasarkan perbedaan ukuran partikel antara sel darah dan molekul kecil
- Elektroforesis untuk memisahkan ion-ion
- Membran tidak dapat dilewati protein darah (koloid) dan sel darah
- Osmosis untuk mengontrol keseimbangan cairan
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Dialisis adalah proses pemisahan koloid dari kristaloid menggunakan membran.
- Benar. Membran memiliki pori-pori tertentu.
- Salah. Hemodialisis tidak menggunakan medan listrik (elektroforesis).
- Benar. Protein darah (seperti albumin) sebagai koloid dan sel darah tertahan.
- Benar. Konsentrasi zat terlarut dalam dialisat diatur untuk menarik kelebihan cairan dari darah (osmotik ultrafiltrasi).
Krim tabir surya (sunscreen) modern sering mengandung nanopartikel ZnO atau TiO2. Keunggulan bentuk nano adalah...
- Transparan di kulit (tidak berwarna putih) karena partikel kecil tidak menghamburkan cahaya tampak
- Efektif menghamburkan dan menyerap radiasi UV
- Luas permukaan lebih besar sehingga lebih efektif
- Tidak dapat menembus kulit sehingga aman
- Bersifat sebagai koloid padat dalam cairan (sol)
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Partikel nano lebih kecil daripada panjang gelombang cahaya tampak sehingga tidak menghamburkannya (efek Tyndall minimal).
- Benar. Partikel ini efektif terhadap UV.
- Benar. Meningkatkan efisiensi proteksi.
- Salah. Pernyataan ini masih kontroversial dalam penelitian. Beberapa studi menunjukkan potensi penetrasi.
- Benar. Sunscreen adalah sistem koloid (seringkali emulsi dengan partikel nano terdispersi di dalamnya).
Penggunaan koloid perak (Ag) untuk pengawetan makanan pada zaman dahulu (misal: koin perak di dalam gentong susu) dapat dijelaskan dengan...
- Pelepasan ion Ag+ yang bersifat bakterisidal secara perlahan
- Adsorpsi enzim atau protein bakteri oleh permukaan perak
- Pembentukan koloid perak halida yang fotosensitif
- Efek oligodinamik logam berat
- Kestabilan tinggi koloid perak dalam air
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Ion Ag+ mengganggu metabolisme bakteri.
- Benar. Permukaan perak dapat mengadsorpsi dan mendenaturasi protein.
- Salah. Terbentuknya AgCl (putih) justru mengurangi efektivitas, dan tidak terkait fotosensitif.
- Benar. Oligodinamik = efek biosidal dari logam berat dalam jumlah sangat kecil.
- Salah. Koloid perak liofob tidak selalu stabil; perlu stabilizer.
Larutan infus NaCl 0,9% dan dekstrosa 5% bersifat isotonik dengan darah. Dalam konteks koloid, ini penting untuk...
- Mencegah krenasi atau hemolisis sel darah merah
- Menjaga tekanan osmotik plasma darah
- Menjaga stabilitas koloid darah (seperti protein plasma)
- Berperan sebagai medium pendispersi yang sesuai
- Membantu proses dialisis alami di dalam tubuh
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Konsentrasi isotonik mencegah air keluar/masuk berlebihan ke sel darah.
- Benar. Tekanan osmotik darah dijaga.
- Benar. Perubahan tekanan osmotik drastis dapat mengganggu kestabilan koloid darah.
- Salah. Darah itu sendiri adalah medium pendispersi bagi sel-sel darah.
- Salah. Dialisis adalah proses buatan/ginjal, larutan infus tidak secara langsung membantu proses ini.
Soal Uraian 4.1 - Studi Kasus Pencemaran Sungai oleh Limbah Pabrik Cat
Studi Kasus Lingkungan: Sebuah sungai di dekat pabrik cat tercemar oleh limbah yang mengandung partikel pigmen TiO2 berukuran koloid dan ion-ion logam berat. Pemerintah setempat merencanakan penanganan dengan (1) Penambahan koagulan, (2) Penyaringan dengan membran, (3) Fitoremediasi (tanaman penyerap logam).
- Analisis kelebihan dan kekurangan setiap metode tersebut ditinjau dari efektivitas menghilangkan partikel koloid TiO2 dan ion logam.
- Berdasarkan prinsip koloid, rancanglah urutan proses pengolahan yang paling efektif dan ekonomis. Jelaskan alasan Anda.
- Bagaimana cara membedakan secara sederhana apakah logam berat di sungai tersebut dalam bentuk ion terlarut atau teradsorpsi pada partikel koloid?
Pembahasan:
- Analisis metode:
- Koagulasi-Flokulasi:
- Kelebihan: Efektif untuk menggumpalkan partikel koloid TiO2, biaya relatif rendah.
- Kekurangan: Hanya efektif untuk partikel koloid, kurang efektif untuk ion logam terlarut kecuali jika ion tersebut teradsorpsi pada partikel atau membentuk endapan hidroksida pada pH tertentu. Menghasilkan lumpur (sludge) yang perlu penanganan lebih lanjut.
- Penyaringan Membran (Ultrafiltrasi/Reverse Osmosis):
- Kelebihan: Sangat efektif untuk partikel koloid dan ion (tergantung ukuran membran).
- Kekurangan: Biaya tinggi, membran mudah tersumbat (fouling) oleh koloid, membutuhkan energi besar untuk tekanan tinggi.
- Fitoremediasi:
- Kelebihan: Ramah lingkungan, dapat menyerap ion logam ke dalam jaringan tanaman.
- Kekurangan: Proses lambat, efektivitas terbatas pada konsentrasi tertentu, tidak efektif untuk partikel koloid TiO2 yang tidak diserap tanaman.
- Koagulasi-Flokulasi:
- Rancangan proses:
- Netralisasi & Koagulasi-Flokulasi: Atur pH optimal, tambahkan koagulan (seperti PAC). Tujuannya menggumpalkan partikel koloid TiO2 yang mungkin juga telah mengadsorpsi sebagian ion logam.
- Sedimentasi: Pisahkan flok yang terbentuk.
- Fitoremediasi pada effluent: Gunakan untuk menyisihkan sisa ion logam terlarut yang tidak ikut tergumpalkan.
- Cara membedakan:
- Saringan membran 0.45 μm: Sampel air disaring. Partikel koloid akan tertahan di filter, sedangkan ion terlarut akan lolos.
- Analisis kandungan logam: Ukur konsentrasi logam dalam filtrat dan residu filter. Jika logam terutama ada di filtrat, dominan sebagai ion terlarut. Jika terutama di residu, dominan teradsorpsi pada partikel koloid.
- Cara sederhana (indikasi): Diamkan sampel air. Jika logam berat teradsorpsi pada partikel koloid, partikel tersebut mungkin akan mengendap atau menunjukkan efek Tyndall. Ion terlarut tidak menunjukkan efek ini.
Soal Uraian 4.2 - Problem Solving Keracunan Logam Berat
Problem Solving Kesehatan: Seorang pasien keracunan logam berat (misal: merkuri). Dokter mempertimbangkan terapi khelasi (chelating agent) dan hemodialisis.
- Jelaskan mekanisme kerja agen khelasi (misal: EDTA) ditinjau dari interaksinya dengan ion logam. Apakah proses ini melibatkan prinsip koloid?
- Mengapa hemodialisis efektif untuk mengeluarkan kompleks khelat logam dari darah, tetapi kurang efektif untuk logam yang terikat kuat pada protein plasma? Jelaskan berdasarkan ukuran partikel dan prinsip dialisis.
- Jika logam berat tersebut membentuk koloid anorganik dalam aliran darah, strategi apa yang bisa dilakukan sebelum dialisis untuk meningkatkan efektivitasnya? Gunakan konsep koagulasi.
Pembahasan:
- Mekanisme agen khelasi:
- Agen khelasi seperti EDTA memiliki beberapa atom donor (biasanya N dan O) yang dapat mengikat ion logam membentuk kompleks khelat yang sangat stabil dan larut dalam air.
- Proses ini belum tentu melibatkan prinsip koloid. Kompleks khelat adalah spesi molekuler/ionik yang kecil. Namun, jika agen khelasi itu sendiri berukuran besar atau membentuk agregat, bisa masuk ke ranah koloid. Intinya, pembentukan kompleks adalah reaksi kimia di tingkat molekuler.
- Efektivitas hemodialisis:
- Kompleks khelat-logam berukuran molekuler kecil sehingga dapat melewati pori-pori membran dialisis dan terbuang ke dialisat.
- Logam yang terikat pada protein plasma (seperti albumin) membentuk spesi berukuran koloid/protein besar. Ukurannya terlalu besar untuk melewati pori membran, sehingga tertahan dalam darah.
- Strategi untuk logam berat berbentuk koloid:
- Jika logam berat membentuk koloid anorganik tersendiri dalam darah, kita dapat memanfaatkan prinsip koagulasi.
- Ide: Injeksikan suatu zat (yang aman!) yang dapat berfungsi sebagai koagulan untuk menggumpalkan koloid logam tersebut. Namun, ini sangat berisiko karena dapat menggumpalkan komponen darah penting.
- Alternatif yang lebih aman: Cari cara agar koloid logam tersebut dipecah (digested) secara kimia menjadi ion logam bebas, kemudian baru dikhelasi. Atau, gunakan agen pengikat (sequestrant) spesifik yang dapat mengikat logam dari koloid tersebut, mengubahnya menjadi kompleks khelat kecil yang kemudian dapat didialisis.
Bagian 5: Sintesis, Identifikasi, dan Eksperimen Koloid
Dalam eksperimen membuat sol belerang dengan cara kondensasi (reaksi antara Na2S2O3 dan HCl), diperoleh koloid yang menunjukkan efek Tyndall. Untuk memurnikannya dari NaCl yang terbentuk, dilakukan dialisis. Hasil dialisis yang tepat adalah...
- Air di luar kantung dialisis mengandung ion Cl- dan Na+
- Koloid belerang di dalam kantung tetap menunjukkan efek Tyndall
- Setelah dialisis, koloid belerang menjadi lebih stabil
- Partikel belerang akan ikut keluar melalui membran
- Dialisis menggunakan membran semipermeabel seperti selofan
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Ion-ion kecil (Na+, Cl-, H+) akan berdifusi keluar.
- Benar. Partikel koloid belerang terlalu besar untuk keluar, sehingga efek Tyndall tetap ada.
- Salah. Penghilangan ion justru bisa mengurangi kestabilan jika muatan partikel berasal dari ion yang teradsorpsi (untuk sol belerang, muatan mungkin dari ion HS- atau lainnya).
- Salah. Ukuran partikel koloid belerang (1-100 nm) lebih besar dari pori membran dialisis standar yang dibuat untuk melewatkan ion.
- Benar. Selofan adalah membran semipermeabel tipis yang umum digunakan.
Untuk mengidentifikasi jenis suatu sistem dispersi (larutan, koloid, suspensi), dapat dilakukan pengujian:
- Penyaringan dengan kertas saring biasa
- Pengamatan efek Tyndall dengan senter
- Pengendapan setelah didiamkan lama
- Pengukuran konduktivitas listrik
- Pengamatan homogenitas dengan mata
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Suspensi tertahan, larutan dan koloid lolos.
- Benar. Koloid menunjukkan efek, larutan jernih tidak, suspensi kasar mungkin menghalangi cahaya sepenuhnya.
- Benar. Suspensi mengendap cepat, koloid sangat lambat atau tidak, larutan tidak.
- Salah. Konduktivitas bergantung pada ada/tidaknya elektrolit. Larutan gula non-elektrolit konduktivitasnya rendah, sedangkan sol Fe(OH)3 elektrolitik bisa memiliki konduktivitas.
- Benar. Suspensi heterogen, larutan dan koloid homogen (koloid homogen secara makroskopis).
Sol emas dapat dibuat dengan metode busur Bredig (dispersi elektrik). Karakteristik dari sol emas ini adalah...
- Berwarna merah ruby (untuk partikel berukuran tertentu)
- Termasuk koloid liofob
- Dapat dikoagulasi dengan penambahan elektrolit
- Partikel emas bermuatan negatif karena mengadsorpsi ion OH-
- Dibuat dengan mendinginkan logam emas yang menguap ke dalam air
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Warna khas sol emas akibat resonansi plasmon permukaan.
- Benar. Interaksi partikel emas dengan air lemah.
- Benar. Sebagai koloid liofob, ia mudah dikoagulasi elektrolit.
- Benar. Dalam air, permukaan emas cenderung mengadsorpsi ion negatif (seperti OH- atau sitrat jika digunakan sebagai stabilizer).
- Salah. Busur Bredig menggunakan elektrode emas yang dicelupkan dalam air, kemudian dialiri listrik tegangan tinggi sehingga logam menguap dan terkondensasi dalam air. Bukan "mendinginkan logam yang menguap" dari sumber eksternal.
Ketika larutan FeCl3 diteteskan ke dalam air mendidih, terbentuk sol Fe(OH)3 berwarna coklat kemerahan. Reaksi yang terjadi adalah hidrolisis. Pernyataan yang benar tentang proses ini adalah...
- Ion Fe3+ mengalami hidrolisis membentuk Fe(OH)3
- Sol yang terbentuk bermuatan positif karena adsorpsi ion Fe3+
- Pemanasan mempercepat hidrolisis dan pembentukan partikel koloid
- Larutan FeCl3 awal tidak menunjukkan efek Tyndall, tetapi solnya menunjukkan
- Hasilnya adalah koloid liofil karena adanya gugus -OH yang berinteraksi dengan air
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Reaksi: Fe3+ + 3H2O → Fe(OH)3 + 3H+.
- Benar. Kelebihan Fe3+ dari reaktan teradsorpsi.
- Benar. Suhu tinggi meningkatkan laju reaksi hidrolisis dan agregasi menjadi ukuran koloid.
- Benar. Larutan FeCl3 sejati (ionik), sol Fe(OH)3 adalah koloid.
- Salah. Sol Fe(OH)3 umumnya dianggap liofob. Meski memiliki -OH, interaksinya dengan air tidak sekuat koloid liofil seperti kanji atau protein.
Sebuah campuran mengandung minyak, air, dan lesitin. Jika dikocok kuat, akan terbentuk mayones. Untuk membedakan mayones ini dengan campuran minyak-air biasa (tanpa lesitin) yang juga dikocok, pengujian yang dapat dilakukan adalah...
- Diamkan, amati pemisahan fase setelah beberapa waktu
- Uji efek Tyndall pada kedua campuran
- Ukur viskositasnya dengan alat sederhana
- Amati di bawah mikroskop untuk melihat ukuran droplet
- Uji dengan kertas lakmus atau pH meter
Jawaban & Pembahasan
Pembahasan:
- Benar. Campuran minyak-air tanpa emulgator akan cepat terpisah (suspensi kasar), mayones stabil (emulsi).
- Benar. Mayones sebagai emulsi akan menunjukkan efek Tyndall yang lebih jelas dibanding campuran kasar yang dropletnya terlalu besar.
- Salah. Bisa jadi, tetapi viskositas mayones lebih tinggi, namun pengukuran kuantitatif butuh alat.
- Benar. Di bawah mikroskop, droplet minyak dalam mayones akan jauh lebih kecil (ukuran koloid) dibanding dalam campuran kasar.
- Salah. Lesitin dan minyak bersifat netral, tidak mengubah pH secara signifikan.
Soal Uraian 5.1 - Desain Eksperimen Identifikasi Sampel
Desain Eksperimen: Anda diberikan tiga sampel tak berlabel: (A) Larutan gula 10%, (B) Sol kanji 1%, (C) Suspensi kapur (Ca(OH)2) dalam air. Alat dan bahan yang tersedia: senter, kertas saring dan corong, tabung reaksi, mikroskop, larutan iodin (Lugol), larutan FeCl3 1 M, dan alat pemanas.
- Rancanglah prosedur identifikasi untuk menentukan mana A, B, dan C dengan menggunakan minimal tiga prinsip/perbedaan sifat koloid. Tuliskan langkah-langkahnya secara runut dan prediksi hasil untuk setiap sampel.
- Bagaimana Anda bisa memanfaatkan sifat-sifat khusus kanji (sebagai koloid liofil) untuk membedakannya dari sol liofob (misal, jika ada sampel keempat berupa sol Fe(OH)3)? Rancang satu uji tambahan.
- Jika sampel B (sol kanji) ingin dimurnikan dari garam-garam yang mungkin terkandung, metode apakah yang tepat? Jelaskan prosedur singkatnya.
Pembahasan:
- Prosedur identifikasi:
- Uji Efek Tyndall: Sinar senter ditembakkan melalui sampel dalam tabung reaksi dalam ruang gelap.
- Prediksi: (A) Tidak ada berkas cahaya (larutan sejati). (B) Ada berkas cahaya jelas (koloid). (C) Mungkin ada berkas cahaya keruh atau cahaya terhalang total karena partikel besar (suspensi).
- Uji Penyaringan: Saring masing-masing sampel dengan kertas saring biasa.
- Prediksi: (A) dan (B) akan lolos filtrat jernih. (C) akan meninggalkan residu di kertas saring, filtrat keruh.
- Uji Kimia Spesifik untuk Kanji: Tambahkan beberapa tetes larutan iodin ke setiap sampel.
- Prediksi: Hanya (B) yang akan berwarna biru kehitaman (khas kompleks kanji-iodin).
- Uji Efek Tyndall: Sinar senter ditembakkan melalui sampel dalam tabung reaksi dalam ruang gelap.
- Uji pembeda kanji (liofil) vs Fe(OH)3 (liofob):
- Uji Koagulasi Elektrolit: Ambil dua tabung berisi sampel yang diduga kanji dan Fe(OH)3. Tambahkan volume yang sama dari larutan elektrolit kuat seperti NaCl 1M atau (NH4)2SO4 jenuh. Amati.
- Koloid Liofob (Fe(OH)3): Akan segera/showat terjadi koagulasi (penggumpalan/pengendapan).
- Koloid Liofil (Kanji): Tetap stabil, tidak mudah terkoagulasi oleh elektrolit dalam jumlah sedang. Kanji baru akan "terkoagulasi" (mengendap) dengan penambahan alkohol dalam jumlah besar karena dehidrasi.
- Uji Koagulasi Elektrolit: Ambil dua tabung berisi sampel yang diduga kanji dan Fe(OH)3. Tambahkan volume yang sama dari larutan elektrolit kuat seperti NaCl 1M atau (NH4)2SO4 jenuh. Amati.
- Pemurnian Sol Kanji:
- Metode yang tepat: Dialisis.
- Prosedur singkat: Masukkan sol kanji ke dalam kantung selofan (membran semipermeabel). Ikat erat, lalu celupkan/gantung kantung tersebut dalam bejana berisi air destilasi yang banyak. Ganti air destilasi luar secara periodik (beberapa kali). Ion-ion garam pengotor akan berdifusi keluar dari kantung ke dalam air destilasi, sedangkan molekul kanji (berukuran koloid) akan tetap berada di dalam kantung. Uji konduktivitas air luar dapat digunakan sebagai indikator; ketika konduktivitas air luar sudah sangat rendah, berarti proses dialisis hampir selesai.
Soal Uraian 5.2 - Analisis Data Stabilitas Sol Silika
Analisis Data dan Kesimpulan: Sebuah penelitian menguji stabilitas sol silika (SiO2) pada berbagai pH. Diketahui titik isoelektrik (pH di mana muatan partikel netral) silika adalah sekitar pH 2. Data yang diperoleh: Pada pH 2, sol sangat tidak stabil dan mengendap cepat. Pada pH 4 dan pH 10, sol stabil. Pada pH 12, sol kembali tidak stabil.
- Jelaskan mengapa stabilitas minimum pada titik isoelektrik (pH 2).
- Mengapa sol stabil pada pH 4 dan pH 10? Jelaskan sumber muatan partikel silika pada kedua kondisi pH tersebut.
- Berikan hipotesis mengapa sol kembali tidak stabil pada pH 12 yang sangat basa.
Pembahasan:
- Stabilitas minimum pada titik isoelektrik: Pada pH isoelektrik (pH 2), muatan netto pada permukaan partikel silika adalah nol. Tidak ada gaya tolak-menolak elektrostatis antar partikel. Satu-satunya gaya yang bekerja adalah gaya tarik van der Waals, yang menyebabkan partikel-partikel saling menarik, mengalami agregasi, dan mengendap (koagulasi).
- Stabilitas pada pH 4 dan pH 10:
- Permukaan silika memiliki gugus silanol (Si-OH).
- Pada pH 4 (lebih tinggi dari pH isoelektrik): Gugus Si-OH akan melepaskan H+ membentuk Si-O-. Partikel silika bermuatan negatif. Muatan sejenis ini menyebabkan gaya tolak elektrostatis yang menstabilkan koloid.
- Pada pH 10 (jauh lebih tinggi dari pH isoelektrik): Pelepasan H+ dari Si-OH semakin sempurna, sehingga muatan negatif pada permukaan partikel semakin besar. Gaya tolak elektrostatis semakin kuat, sehingga koloid sangat stabil.
- Ketidakstabilan pada pH 12 (sangat basa):
- Hipotesis 1 (Paling Umum): Pada pH sangat tinggi (12), konsentrasi ion Na+ (jika digunakan NaOH untuk mengatur pH) atau ion positif lain sangat tinggi. Ion-ion positif ini bertindak sebagai elektrolit yang dapat menekan lapisan ganda listrik di sekitar partikel silika bermuatan negatif (efek screening). Jika cukup tinggi, dapat menyebabkan koagulasi.
- Hipotesis 2 (Reaksi Kimia): Pada pH sangat tinggi, silika (SiO2) dapat mulai larut membentuk ion silikat (SiO32- atau H3SiO4-). Ini berarti partikel koloid SiO2 itu sendiri terurai menjadi ion-ion kecil, sehingga sistem koloidnya hancur.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar