Efek Tyndall adalah terhamburnya
cahaya oleh partikel koloid. Bila seberkas sinar dilewatkan pada
supspensi (dispersi pasir dalam air), koloid (air teh), dan larutan (gula
dalam air), dan dilihat tegak lurus dari arah datangnya cahaya maka lintasan
cahaya akan terlihat jejaknya pada suspensi dan koloid, sedangkan larutan tidak
akan tampak sama sekali. Terlihatnya lintasan cahaya ini disebabkan cahaya yang
dihamburkan oleh partikel-partikelnya dimana pada saat itu melewati suspensi
atau koloid, sedangkan pada larutan tidak. Partikel koloid dan suspensinya
cukup besar untuk dapat menghamburkan sinar, sedangkan partikel-partikel larutan
berukuran sangat kecil sehingga tidak dapat menghamburkan cahaya.
Gambar 7
Lintasan cahaya pada efek tyndall
Sifat
penghamburan cahaya oleh sistem koloid ditemukan oleh seorang ahli fisika
Inggris, John Tyndall (1820-1893). Oleh karena itu, sifat ini disebut efek
Tyndall. Efek Tyndall merupakan salah satu hal yang membedakan antara larutan
sejati dan sistem koloid. Untuk lebih memahami tentang efek Tyndall, lakukan
aktivitas kimia di bawah ini.
Gambar 8 Efek
tyndall (a) Cahaya yang melewati partikel larutan
(b)
Penghamburan cahaya oleh partikel koloid
Efek
Tyndall juga dapat menjelaskan mengapa langit pada siang hari berwarna biru
sedangkan pada saat matahari terbenam, langit di ufuk barat berwarna jingga
atau merah. Hal itu disebabkan oleh penghamburan cahaya matahari oleh partikel
koloid di angkasa dan tidak semua frekuensi dari sinar matahari dihamburkan
dengan intensitas sama.
Jika
intensitas cahaya yang dihamburkan berbanding lurus dengan frekuensi, maka pada
waktu siang hari ketika matahari melintas di atas kita frekuensi paling tinggi
(warna biru) yang banyak dihamburkan, sehingga kita melihat langit berwarna
biru. Sedangkan ketika matahari terbenam, hamburan frekuensi rendah (warna merah)
lebih banyak dihamburkan, sehingga kita melihat langit berwarna jingga atau
merah.
Dalam
kehidupan sehari-hari, kita sering mengamati efek Tyndall ini, antara lain:
- Sorot lampu mobil pada malam yangberkabut.
- Sorot lampu proyektor dalam gedung bioskop yang berasap atauberdebu.
- Berkas sinar matahari melalui celahdaun pohon-pohon pada pagi hari yangberkabut.
Gerak Brown
Mengapa partikel koloid tersebar
merata dalam medium pendispersinya dan tidak memisahkan diri meskipun
didiamkan? Jika diamati menggunakan mikroskop ultra, maka partikel koloid akan
tampak sebagai titik cahaya kecil sesuai dengan sifatnya yang menghamburkan
cahaya. Jika
pergerakan partikel ini diikuti, maka partikel bergerak terus-menerus dengan
gerakan zig-zag. Gerakan acak dari partikel koloid disebut gerak Brown, sesuai
dengan nama penemunya yaitu seorang ahli botani Inggris, Robert Brown
(1773-1858). Dengan gerakan ini, partikel koloid dapat mengatasi pengaruh gaya
gravitasi sehingga tidak akan memisahkan diri dari medium pendispersinya
meskipun didiamkan.
Gerak
Brown ialah gerakan partikel-partikel koloid yang
senantiasa bergerak lurus tapi tidak menentu (gerakacak/tidak beraturan). Jika
kita amati koloid dibawah mikroskop ultra, maka kita akan melihat bahwa
partikel-partikeltersebut akan bergerak membentuk zigzag.Pergerakan zigzag ini
dinamakan gerak Brown. Partikel-partikel suatu zat senantiasa bergerak. Gerakan
tersebut dapat bersifat acak seperti pada zat cair dan gas ( dinamakangerak
Brown), sedangkan pada zat padat hanya beroszillasidi tempat (tidak termasuk
gerak Brown).
Gambar 10 Gerak
zigzag
Untuk
koloid dengan medium pendispersi zat cair atau gas, pergerakan
partikel-partikel akan menghasilkan tumbukan dengan partikel-partikel koloid
itu sendiri. Tumbukan tersebut berlangsung dari segala arah. Oleh karena ukuran
partikel cukup kecil, maka tumbukan yang terjadi cenderung tidak seimbang.
Sehingga terdapat suatu resultan tumbukan yang menyebabkan perubahan arah gerak
partikel sehingga terjadi gerak zigzag atau gerak Brown. Semakin kecil ukuran
partikel koloid, semakin cepat gerak Brown yang terjadi. Demikian pula, semakin
besar ukuran partikel koloid, semakin lambat gerak Brown yang terjadi.
Hal
ini menjelaskan mengapa gerak Brown sulit diamati dalam larutan dan tidak
ditemukan dalam campuran heterogen zat cair dengan zat padat (suspensi). Gerak
Brown juga dipengaruhi oleh suhu. Semakin tinggi suhu sistem koloid, maka
semakin besar energi kinetik yang dimiliki partikel-partikel medium
pendispersinya. Akibatnya, gerak Brown dari partikel-partikel fase
terdispersinya semakin cepat. Demikian pula sebaliknya, semakin rendah suhu
sistem koloid, maka gerak Brown semakin lambat.
Gambar 11 Gerak
Brown pada partikel koloid
Bagaimana
gerak Brown bisa terjadi? Pada dasarnya, partikel-partikel semua zat selalu
bergerak. Gerakan ini bisa berupa gerakan acak untuk partikel-partikel zat cair
dan gas, sedangkan partikel-partikel zat padat hanya bervibrasi di tempat.
Untuk sistem koloid dengan medium pendispersi zat cair atau gas, pergerakan
partikel-partikelnya akan mengakibatkan tumbukan antara partikel-partikel itu
dengan partikel-partikel medium pendispersi. Tumbukan tersebut terjadi dari
segala arah. Dengan ukuran partikel yang cenderung kecil, tumbukan-tumbukan itu
menghasilkan resultan tumbukan yang tidak seimbang. Hal itu menyebabkan
perubahan arah partikel koloid sehingga gerakannya acak.
Adsorpsi
Adsorpsi merupakan proses
penyerapan permukaan. Hal ini dapat terjadi karena partikel koloid mempunyai
permukaan yang luas, sehingga partikel-partikel yang teradsorpsi terkonsentrasi
pada permukaan partikel koloid.
Gambar 12
Peristiwa adsorpsi pada partikel koloid
Partikel koloid (terutama koloid sol),
baik partikel netral maupun partikel bermuatan, mempunyai daya adsorpsi yang
baik terhadap partikel-partikel pendispersi pada permukaannya. Sifat adsorpsi
koloid ini banyak digunakan dalam berbagai proses, yaitu:
·
Proses penjernihan air
dapat dilakukan dengan menambahkan tawas (Al2(SO4)3)
pada air. Di dalam air,Al2(SO4)3 akan
terhidrolisis menjadi Al(OH)3yang merupakankoloid. Koloid ini dapat
mengadsorpsi zat pencemar dalamair serta dapat menggumpalkan lumpur.
·
Pada proses
pemurnian gula pasir. Gula yang masih kotor dilarutkan dalam air panas kemudian
dialirkan melewati sistem koloid yaitu tanah diatom. Akibatnya, kotoran yang
terdapat pada gula akan teradsorpsi sehingga didapatkan gula yang putih bersih.
·
Pada deodoran dan
anti perspiran (zat anti keringat). Anti perspiran mengandung senyawa aluminium
seperti aluminium klorohidrat (Al2(OH)5Cl.2H2O)
yang dapat memperkecil pori keringat. Sedangkan, deodoran mengandung seng
peroksida, parfum, dan zat anti septik yang dapat menghentikan aktivitas
bakteri sehingga dapat menghilangkan bau tidak sedap
Elektroforesis
Muatan
koloid merupakan salah satu sifat koloid yang terpenting. Semua partikel koloid
mempunyai muatan sejenis (positif atau negatif). Hal ini menyebabkan gaya
tolak-menolak antara partikel-partikel koloid. Akibatnya, partikel-partikel
koloid tidak dapat bergabung sehingga memberikan kestabilan pada sistem koloid.
Bagaimana
partikel koloid memiliki muatan? Partikel koloid dapat memiliki muatan karena
adanya proses adsorpsi dan prosesionisasi gugus permukaan partikel koloid. Pada
proses adsorpsi,partikel koloid mengadsorpsi partikel bermuatan dari medium
pendispersinya. Sebagai contoh, sol Fe(OH)3 memiliki
kemampuanmengadsorpsi kation dari medium pendispersinya sehingga solFe(OH)3
bermuatan positif. Sedangkan sol As2S3memilikikemampuan
mengadsorpsi anion medium pendispersinyasehingga sol As2S3bermuatan
negatif.
Gambar 13
Partikel koloid bermuatan
(a) Sol Fe(OH)3 bermuatan positif,
(b) Sol As2S3
bermuatan negatif.
Karena
koloid mempunyai muatan listrik, maka partikel koloid akan bergerak dalam medan
listrik. Jika ke dalam suatu sistem koloid dimasukkan sepasang elektrode dan
diberi arus searah (DC), maka akan terlihat pergerakan partikel tersebut.
Partikel koloid yang bermuatan positif akan bergerak ke kutub negatif (katode)
sedangkan partikel koloid yang bermuatan negatif akan bergerak ke kutub positif
(anode). Pergerakan partikel koloid dalam medan listrik disebut elektroforesis.
Hal ini dapat dibuktikan dengan menggunakan alat seperti terlihat pada gambar
di bawah ini:
Gambar 14
Pergerakan patikel koloid
Mula-mula tabung U diisi dengan
air dan dispersi koloid dimasukkan lewat tabung tengah. Jika arus listrik
searah dialirkan ke dalam sistem dispersi melalui kedua elektrode (negatif dan
positif), dispersi koloid akan bergerak. Partikel koloid
yang bermuatan positif akan bergerak menuju elektrode negatif dinetralkan
sehingga partikel koloid ini akan mengalami koagulasi. Muatan suatu dispersi
koloid dapat ditentukan dengan menggunakan cara elektroforesis.
Koagulasi
Partikel-partikel
koloid bersifat stabil dengan adanya muatan listrik. Jika muatan hilang, maka
partikel-partikel koloid dapat saling bergabung membentuk suatu gumpalan
(flocculant). Dengan adanya gaya gravitasi, maka gumpalan itu akan mengendap.
Proses penggumpalan dan pengendapan partikel koloid disebut koagulasi.
Gambar 15 Proses
koagulasi
Bagaimana
proses koagulasi dapat terjadi? Seperti yang telah dikemukakan sebelumnya,
proses koagulasi dapat terjadi apabila muatan-muatan partikel koloid hilang.
Untuk menghilangkan muatan partikel-partikel koloid itu dapat dilakukan dengan
beberapa cara, yaitu mekanik atau kimiawi. Cara mekanik dapat dilakukan dengan
pendinginan, pemanasan atau pengubahan tekanan, sedangkan cara kimiawi dapat
dilakukan dengan penambahan koloid lain yang berbeda muatan atau elektrolit.
Beberapa
contoh koagulasi dalam kehidupan sehari-hari dan industri sebagai berikut:
- Pembentukan delta di muara sungai terjadikarena koloid tanah liat (lempung) dalam airsungai mengalami koagulasi ketika bercampurdengan elektrolit dalam air laut.
- Karet dalam lateks digumpalkan dengan menambahkan asam format.
- Lumpur koloidal dalam sungai dapat digumpalkan denganmenambahkan tawas. Sol tanah liatdalam air sungai biasanya bermuatan negatif,sehingga akan digumpalkan oleh ion Al3+daritawas (aluminium sulfat).
- Asap atau debu dari pabrik dan industri dapatdigumpalkan dengan alat koagulasi listrik dariCottrel.
Dialisis
Untuk
stabilitas koloid diperlukan sejumlah muatan ion suatu elektrolit. Akan tetapi,
jika penambahan elektrolit ke dalam sistem koloid terlalu banyak, kelebihan ini
dapat mengendapkan fase terdispersi dari koloid itu. Hal ini akan mengganggu
stabilitas sistem koloid tersebut. Untuk mencegah kelebihan elektrolit,
penambahan elektrolit
dilakukan dengan
cara dialisis.
Dialisis
adalah suatu cara pemurnian sistem koloid dari ion-ion pengganggu yang
menggunakan 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. 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.
Gambar 16
Peristiwa dialisis
Misalnya,
pembuatan sol Fe(OH)3 akan terdapat ion-ion H+ dan CI–.
Ion-ion ini akan mengganggu kestabilan sol Fe(OH)3 sehingga sol
Fe(OH)3 mudah mengalami koagulasi.
Kestabilan
koloid
Koloid merupakan sistem dispersi
yang relatif kurang stabil dibandingkan larutan. Untuk menjaga kestabilan
koloid dapat dilakukan cara-cara sebagai berikut :
Koagulasi
dapat dipecah dengan menghilangkan muatan dari koloid tersebut. Pada pembuatan
suatu koloid, sering terdapat ion-ion yang dapat mengganggu kestabilan koloid
tersebut. Proses penghilangan muatan koloid ini dilakukan dengan proses
dialisis.
Dalam
proses ini, sistem koloid dimasukkan ke dalam suatu kantong koloid (terbuat
dari selaput semipermeabel, yang dapat melewatkan partikel-partikel kecil,
seperti ion atau molekul sederhana tetapi menahan partikel koloid), kemudian
kantong ini dimasukkan ke dalam bejana yang berisi air mengalir. Ion-ion akan
keluar dari kantong dan terbawa aliran air.
Salah
satu pemanfaatan proses dialisis adalah alat pencuci darah (Haemodialisis).
Pada proses ini darah kotor dari pasien dilewatkan dalam pipa-pipa yang terbuat
dari membran semipermeabel. Pipa semipermeabel ini dialiri cairan yang
berfungsi sebagaipencuci (biasanya plasma darah), ion-ion dalam darah kotor
akan terbawa aliran plasmadarah.
Gambar 17
Peristiwa kestabilan koloid
Dengan
menambahkan suatu zat ke dalam suatu sistem koloid dapat menstabilkan koloid,
misalnya penambahan emulgator dan koloid pelindung.
Emulgator
Emulgator adalah zat yang ditambahkan ke
dalam suatu emulsi (koloid cair dalam cair atau cair dalam padat). Emulgator
merupakan senyawa organik yang mengandung kombinasi gugus polar dan non polar
sehingga mampu mengikat zat polar (air) dan zat non polar.
Salah satu emulsi yang kita kenal
sehari-hari adalah susu, dimana lemak terdispersi dalam air. Susu mengandung
kasein yaitu suatu protein yang berfungsi sebagai zat pengemulsi. Jika susu
menjadi masam, akibat laktosa (gula susu) teroksidasi menjadi asam laktat,
kasein akan terkoagulasi dan tidak dapat menstabilkan emulsi lagi. Akibatnya
lemak dan kasein akan terpisah dari susu.
Coba
Anda amati peristiwa tersebut
dengan membiarkan susu dalam suatu wadah transparan menjadi masam ! Apa yang
anda lihat ?
Peristiwa
ini banyak dimanfaatkan dalam industri obat-obatan dan kosmetika, seperti
dalam pembuatan salep, cream, lotion, dan minyak ikan.Contoh lainnya adalah
penambahan amonia dalam pembuatan emulsi pada kertas film.
Koloid Pelindung
Koloid
pelindung merupakan koloid yang ditambahkan ke dalam sistem koloid agar menjadi
stabil. Misalnya penambahan gelatin pada pembuatan es krim dengan maksud agar
es krim tidak cepat memisah sehingga tetap kenyal, serta penambahan gum arab
pada pembuatan semir, cat dan tinta dapat bertahan lama karena menggunakan
koloid pelindung.
Gambar 18 Es krim
dengan koloid pelindung
Koloid Asosiasi
Berbagai jenis zat, seperti sabun
dan detergen, larut dalam air tetapi tidak membentuk larutan, melainkan koloid.
Molekul
sabun atau detergen terdiri atas bagian yang polar (disebut kepala) dan bagian
yang nonpolar (disebut ekor).
Molekul Sabun
Kepala sabun adalah gugus yang hidrofil
(tertarik ke air), sedangkan gugus hidrokarbon bersifat hidrofob (takut air).
Jika sabun dilarutkan dalam air, maka molekul-molekul sabun akan mengadakan
asosiasi karena gugus nonpolarnya (ekor) saling tarik-menarik, sehingga
terbentuk partikel koloid (lihat gambar di atas).
Daya pengemulsi dari sabun dan
detergen juga disebabkan oleh aksi yang sama. Gugus nonpolar dari sabun akan
menarik partikel kotoran (lemak) dari bahan cucian, kemudian mendispersikannya
ke dalam air. Sebagian bahan pencuci, sabun, dan detergen bukan saja berfungsi
sebagai pengemulsi, tetapi juga sebagai pembasah atau penurun tegangan
permukaan. Air yang mengandung sabun atau detergen mempunyai tegangan permukaan
yang lebih rendah, sehingga lebih mudah meresap pada bahan cucian.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar