Sifat-Sifat Koloid: Gerak Brown, Efek Tyndall, dan Adsorbsi

PENDAHULUAN

Dalam kehidupan sehari-hari terdapat beberapa kejadian atau peristiwa yang dapat dijelaskan berdasarkan sifat-sifat koloid. Misalnya cara sabun dan detergen mengangkat kotoran dari tubuh, pakaian maupun barang-barang kebutuhan lain, mengapa langit berwarna biru disiang hari tetapi jingga disore hari, terbentuknya delta di muara sungai, pengolahan air bersih dan cara-cara mengurangi pencemaran udara. 

Dalam bidang industri sifat koloid dimanfaatkan untuk memproduksi berbagai jenis produk. Dalam bidang forensik sifat koloid dimanfaatkan dalam identifikasi DNA.

Selain itu, beberapa proses kimia dalam tubuh juga melibatkan sifat-sifat koloid. Sifat koloid secara garis besar sebagai berikut.

1. Sifat yang berkaitan dengan optik, seperti gerak Brown dan efek tyndall.

2. Sifat yang berkaitan dengan kelistrikan seperti elektroforesis, koagulasi dan dialisis.

3. Sifat yang berkaitan dengan gaya dipermukaan partikel koloid seperti adsorbsi, koloid pelindung, serta koloid liofil (hidrofilik) dan liofob (hidrofobik).

A. GERAK BROWN

Partikel-partikel dalam suatu zat cair selalu dalam keadaan bergerak sehingga dapat bertabrakan dengan partikel-partikel lain yang ada disekitarnya. Gerakan partikel-partikel ini awalnya diragukan kebenarannya. 

Salah satu teori yang menguatkan gerakan partikel-partikel dalam zat cair adalah gerak Brown. Jika suatu sistem koloid diamati menggunakan mikroskop ultra akan diketahui bahwa, partikel-partikel yang ada terus bergerak secara acak dan beliku-liku (zig-zag), yang disebut gerak Brown. 

Nama gerakan ini diambil dari nama Robert Brown ahli botani asal Inggris yang pertama kali mempelajari gerakan tersebut pada tahun 1827.

Gambar Gerak Brown partikel koloid dibawah mikroskop ultra dan Robert Brown (1773–1858). Brown dilahirkan di Montrose, Skotlandia, pada 21 Desember 1773. Brown adalah seorang pakar botani Inggris yang mengemukakan gerak acak partikel koloid dalam suatu medium.

Gerak zig-zag dari partikel koloid disebabkan oleh adanya tumbukan-tumbukan yang tidak seimbang pada sisi partikel koloid oleh partikel-partikel medium pendispersi. 

Selain itu, tumbukan dapat pula terjadi antar sesama partikel koloid, dengan ketentuan berbeda muatan. Tumbukan-tumbukan partikel medium pandispersi terhadap satu partikel koloid dan arah pergerakannya ditunjukan pada Gambar.

Gambar Tumbukan partikel-partikel medium pendispersi terhadap satu partikel koloid

Tabrakan yang tidak seimbang inilah yang menyebabkan partikel-partikel koloid bersifat stabil atau tidak mengendap ketika didiamkan. Makin kecil ukuran partikel koloid, makin cepat pula gerak Brown. 

Gerak Brown semakin cepat seiring bertambahnya suhu. Hal ini disebabkan peningkatan suhu menyebabkan energi kinetik partikel-partikel koloid bertambah besar, sehingga partikel-partikel koloid makin cepat bergerak.

Partikel-partikel zat terlarut dalam larutan juga selalu dalam keadaan bergerak namun karena ukurannya sangat kecil sehingga gerakan yang terjadi tidak dapat diamati. Pada suspensi tidak terjadi gerakan. Hal ini disebabkan partikel-partikel suspensi sangat besar, sehingga tidak mampu bergerak dengan bebas.

B. EFEK TYNDALL

Salah satu cara yang digunakan untuk membedakan larutan dengan suatu sistem koloid yaitu efek tyndall. Efek tyndall merupakan penghamburan cahaya oleh partikel-partikel koloid dalam suatu sistem koloid. Partikel-partikel zat terlarut dalam larutan sangat kecil sehingga tidak mampu menghamburkan cahaya. 

Penghamburan cahaya oleh partikel koloid dalam kehidupan sehari-hari dapat diamati pada cahaya yang masuk ke dalam suatu ruangan melalui suatu celah kecil. Cahaya ini menyebabkan partikel-partikel debu yang merupakan suatu koloid dapat teramati sebagai titik-titik terang. 

Sebenarnya yang terlihat bukan debu tetapi cahaya yang dihamburkan oleh partikel-partikel debu yang ada. Cahaya yang dihamburkan inilah yang disebut efek Tyndall. 

Efek Tyndall diambil dari nama John Tyndall ahli fisika Inggris, merupakan orang yang mempelajari penghamburan cahaya oleh partikel koloid setelah dikemukakan oleh Micahel Faraday. Untuk memperjelas perbedaan efek Tyndall pada larutan dan sistem koloid perhatikan Gambar.

Gambar Penghamburan cahaya oleh sistem koloid dan larutan yang tidak menghamburkan cahaya

Menggunakan efek Tyndall dapat dijelaskan mengapa langit berwarna biru. Langit berwarna biru disebabkan oleh adanya partikel-partikel koloid di udara yang menghamburkan cahaya dari matahari. 

Partikel-partikel koloid yang ada di udara dapat berupa debu, asap, awan, kabut maupun partikel-partikel koloid yang lain. 

Walaupun demikian terkadang langit tidak bewarna biru tetapi berwarna-warni ataupun hitam. Hal ini disebabkan adanya perbedaan konsentrasi partikel-partikel koloid yang ada di udara. 

Contoh lain efek Tyndall dalam kehidupan sehari-hari yaitu sebagai berikut.

1. Sorot lampu mobil dimalam hari yang berkabut.

2. Sorot lampu bioskop yang berdebu atau adanya asap rokok.

3. Cahaya matahari dipagi hari (terutama yang berkabut).

4. Cahaya matahari yang melewati celah-celah pohon yang rindang.

C. ADSORBSI

Partikel-partikel koloid memiliki luas permukaan yang cukup besar bila dibandingkan dengan partikel suspensi yang massa molekulnya sama atau hampir sama. Pada permukaan ini terjadi gaya Vander Waals sehingga mampu menyerap partikel-partikel pada permukaannya. 

Partikel-partikel lain ini dapat berupa atom, ion maupun molekul. Penyerapan partikel-partikel zat lain oleh suatu zat disebut adsorbsi. Adsorbsi berbeda dengan absorbsi. Adsorbsi hanya terjadi pada permukaan zat sedangkan absorbsi bagian dalam (di bawah permukaan) ikut menyerap.

Walaupun partikel-partikel koloid bersifat netral, tetapi akan bermuatan jika partikel-partikel yang diserap adalah suatu ion. Contohnya sol besi(III) hidroksida (Fe(OH)₃) bersifat netral namun dalam pembentukannya mampu menyerap kation Fe³⁺ sehingga menjadi bermuatan positif. Demikian pula untuk sol arsen(III) sulfida (As₂S₃). 

Walaupun bersifat netral tetapi dalam pembentukannya mampu menyerap ion sulfida (S^2-) sehingga menjadi bermuatan negatif.

AgI yang diperoleh dari reaksi antara larutan AgNO₃ dan larutan KI.

Persamaan reaksinya sebagai berikut.

AgNO₃(aq) + KI(aq) ⟶ AgI(koloid) + KNO₃(aq)

Partikel koloid AgI yang terbentuk akan karena menyerap ion Ag⁺ dan I^- dari larutan. Muatan yang dimiliki partikel koloid AgI tergantung pada konsentrasi AgNO₃ dan KI yang digunakan. 

Bila konsentrasi AgNO₃ berlebih (lebih pekat KI) maka partikel koloid bermuatan positif, sedangkan bila kalium iodida berlebih (lebih pekat AgNO₃), maka partikel koloid bermuatan negatif. 

Berdasarkan contoh ini dapat disimpulkan bahwa muatan yang dimiliki partikel koloid tergantung pada lingkungannya. Oleh sebab itu, muatan yang dimiliki suatu partikel koloid biasanya ditentukan secara eksperimen.