Penerapan Sifat-Sifat Koloid di Alam

Sistem koloid mempunyai sifat yang khas, seperti efek Tyndall, gerak Brown, adsorpsi, muatan koloid dan elektroforesis, koagulasi, dan pelindung. Kalian dapat lebih memahami sifat-sifat sistem koloid tersebut pada uraian berikut.

1. Efek Tyndall

Salah satu cara yang termudah untuk mengenali koloid dengan menjatuhkan seberkas cahaya kepada objek. Larutan sejati akan meneruskan cahaya, sedangkan sistem koloid akan menghamburkan cahaya. Perhatikan Gambar 10.2.

Gambar 10.2 Larutan kanji akan menghamburkan cahaya, sedangkan larutan K₂CrO₄ tidak.

Contoh lainnya adalah cahaya matahari yang masuk rumah melewati celah akan terlihat jelas. Hal itu dikarenakan partikel debu yang berukuran koloid akan menghamburkan sinar yang datang. 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.

Air dan minyak zaitun, masing-masing dapat tembus cahaya, tetapi jika keduanya dicampurkan akan terbentuk sistem koloid seperti susu. Campuran ini dapat menghamburkan cahaya.

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. Mengapa pada siang hari di dalam rumah cukup terang padahal cahaya matahari tidak masuk ke dalam rumah?

Pada siang hari, sinar matahari menyinari bumi dan oleh bumi dipantulkan kembali sesuai aturan snelius (cahaya yang datang akan dipantulkan dengan sudut pantul sama dengan sudut datang). Akibat adanya partikel-partikel debu di udara sekitar rumah, sinar matahari akan dipantulkan oleh partikel debu ke segala arah. Selain itu, partikel debu bergerak secara acak, memungkinkan sinar matahari dipantulkan semakin acak. Di dalam rumah yang tidak langsung terkena cahaya matahari akan terang sebagai dampak dari pantulan cahaya matahari oleh partikel debu di udara.

2. 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.

Gambar 10.3 a. Gerakan acak (Brown) suatu partikel koloid. b.Partikel koloid bergerak acak karena resultan tumbukan medium pendispersi.

Bagaimana gerak Brown bisa terjadi? Robert Brown tidak dapat menjelaskan mengapa partikel koloid dapat bergerak acak dan berliku. Akhirnya, pada 1905, gerakan seperti itu dijelaskan secara matematika oleh Albert Einstein. 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.

3. Adsorpsi

Gambar 10.4 Proses 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. 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

a. Proses penjernihan air dapat dilakukan dengan menambahkan tawas (Al₂(SO₄)₃) pada air. Di dalam air, Al₂(SO₄)₃ akan terhidrolisis menjadi Al(OH)₃ yang merupakan koloid. Koloid ini dapat mengadsorpsi zat pencemar dalam air serta dapat menggumpalkan lumpur.

b. 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.

c. 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.

4. Elektroforesis

Oleh karena zat-zat terdispersi dalam sistem koloid dapat memiliki muatan lisrik maka zat tersebut dalam medan listrik dapat bergerak ke arah elektrode yang berlawanan muatan. Migrasi partikel koloid dalam medan listrik disebut peristiwa elektroforesis. Elektroforesis banyak digunakan dalam industri, misalnya pelapisan antikarat (cat) pada badan mobil. Partikel-partikel cat yang bermuatan listrik dioleskan pada badan mobil yang dialiri muatan listrik berlawanan dengan muatan cat. Pelapisan logam dengan cat secara elektroforesis lebih kuat dibandingkan cara konvensional seperti pakai kuas.

5. Dialisis

Dialisis adalah suatu teknik pemurnian koloid yang didasarkan pada perbedaan ukuran partikel-partikel koloid. Dialisis dilakukan dengan cara menempatkan dispersi koloid dalam kantong yang terbuat dari membran semipermeabel, seperti kertas selofan dan perkamen. Selanjutnya merendam kantong tersebut dalam air yang mengalir. Oleh karena ion-ion atau molekul memiliki ukuran lebih kecil dari partikel koloid maka ion-ion tersebut dapat pindah melalui membran dan keluar dari sistem koloid. Adapun partikel koloid akan tetap berada di dalam kantung membran.

Penerapan Prinsip Dialisis

Jika Anda berkemah di suatu tempat dan Anda menanak nasi. Sementara itu, di daerah tersebut tidak ada air jernih, hanya ada air sungai yang mengandung lumpur. Apakah yang akan Anda lakukan agar dapat menanak nasi?

Air sungai yang mengandung lumpur jika disaring akan membutuhkan waktu yang cukup lama. Akan tetapi, jika Anda memahami teknik dialisis maka menanak nasi menjadi mudah. Beras dimasukkan ke dalam kertas selofan dan dibungkus erat-erat hingga tidak memungkinkan lumpur masuk ke dalam beras. Selanjutnya beras dalam kertas selofan direbus dengan air dari sungai. Kertas selofan merupakan membran yang hanya dapat dilalui oleh partikel berukuran molekul seperti air, sedangkan lumpur yang ukurannya besar tidak dapat menembus membran. Jadi, selama perebusan beras dengan air sungai, lumpurnya akan tetap di luar membran, sedangkan air panas dapat menembus membran dan mematangkan beras.