Kestabilan Koloid &Kimia Permukaan

Koloid

Koloid adalah suatu campuran zat heterogen antara dua zat atau lebih di mana partikel-partikel zat yang berukuran koloid tersebar

merata dalam zat lain.

Ukuran Partikel Koloid

Secara umum, ukuran partikel koloid berada di antara ukuran partikel dalam suspensi kasar dan larutan:

a. Suspensi kasar: diameter partikel > 10-7 m.b. Koloid: diameter partikel antara 10-7 dan

10-9

c. Larutan: diameter molekul atau ion kurang dari 10-9 m

Gerak Brown dan Efek Tyndall

Gerak Brown merupakan gerak acak partikel koloid berupa gerak lurus patah-patah, akibat tumbukan antar partikel koloid.

Gerak Brown dan Efek Tyndall

Efek Tyndall merupakan efek yang terjadi akibat hamburan cahaya oleh partikel koloid. Efek ini teramati dalam bentuk terlihatnya jalur cahaya ketika koloid disinari.

Jenis – jenis koloid

1. Sol (fase terdispersi padat)

a. Sol padat adalah sol dalam medium pendispersi padatContoh: paduan logam, gelas warna, intan hitam

b. Sol cair adalah sol dalam medium pendispersi cairContoh: cat, tinta, tepung dalam air, tanah liat

c. Sol gas adalah sol dalam medium pendispersi gasContoh: debu di udara, asap pembakaran

Jenis – jenis koloid2. Emulsi (fase terdispersi cair)

a. Emulsi padat adalah emulsi dalam medium pendispersi padatContoh: Jelly, keju, mentega, nasi

b. Emulsi cair adalah emulsi dalam medium pendispersi cairContoh: susu, mayones, krim tangan

c. Emulsi gas adalah emulsi dalam medium pendispersi gasContoh: hairspray dan obat nyamuk

Jenis – jenis koloid

3. BUIH (fase terdispersi gas)

a. Buih padat adalah buih dalam medium pendispersi padatContoh: Batu apung, marshmallow, karet busa, Styrofoam

b. Buih cair adalah buih dalam medium pendispersi cairContoh: putih telur yang dikocok, busa sabun

Penggolongan Koloid

a. Berdasarkan Interaksi Zat Terdispersi dan Medium Pendispersi, koloid dibagi atas:

Sol liofil (atau hidrofil jika pendispersinya air): interaksi antara zat terdispersi dan medium pendispersi kuatContoh: agar, susu, santan

Sol liofob (atau hidrofob jika pendispersinya air): interaksi antara zat terdispersi dan medium pendispersi lemahContoh: sol belerang, sol emas

Penggolongan Koloid

b. Berdasarkan Ion Teradsorpsi pada Partikel Koloid, koloid dibagi atas:

Koloid positif: partikel koloid mengadsorpsi ion positif

Koloid negatif: partikel koloid mengadsorpsi ion negatif

Kestabilan Koloid

    Partikel-partikel koloid ialah bermuatan sejenis. Maka terjadi gaya tolak-menolak yang mencegah partikel-partikel koloid bergabung dan mengendap akibat gaya gravitasi. Oleh karena itu, selain gerak Brown, muatan koloid juga berperan besar dalam menjaga kestabilan koloid.

Faktor-faktor yang membuat suatu koloid stabil:

- Ion teradsorpsi

- Interaksi partikel koloid dengan zat pendispersi (faktor kepolaran)

- Konsentrasi dan ukuran partikel

- Penambahan zat pengemulsi (emulsifier) (khusus untuk emulsi)

Pembuatan Koloid

Metode Dispersi a. Cara mekanikb. Cara peptisasi c. Cara busur Bredig

Metode kondensasi

Metode Dispersi

a. Cara mekanik adalah penghalusan partikel-partikel kasar zat padat dengan penggilingan untuk membentuk partikel-partikel berukuran koloid. Alat yang digunakan disebut penggilingan koloid.

Metode Dispersi

b. Cara peptisasi adalah proses dispersinya endapan menjadi system koloid dengan penambahan zat pemecah. Zat pemecah yang dimaksud adalah elektrolit, terutama yang mengandung ion sejenis, atau pelarut tertentu.

Metode Dispersi

c. Cara busur Bredig digunakan untuk membuat sol logam seperti Ag, Au, dan Pt.

Pemurnian Koloid Sol

a. Dialisis

b. Elektroforesis

c. Ultrafiltrasi

Dialisis

Pemisahan koloid dari ion-ion terlarut, dengan cara melewatkan pelarut pada sistem koloid melalui membran semipermeabel, sehingga ion-ion atau molekul terlarut akan mengikuti pelarut, sedangkan partikel koloid tidak.

Elektrodialisis

Campuran koloid positif dan negatif dipisahkan dengan memberikan beda potensial.

Ultrafiltrasi

Penyaringan dengan pori yang halus. Untuk memperkecil pori, kertas penyaring dicelupkan ke dalam kollodion.

SIFAT ELEKTRIK KOLOID

Sifat elektrik disebut juga sifat listrik. Butir-butir koloid mempunyai sifat

listrik, karena menyerap ion atau molekul medium dari larutan.

Adanya muatan listrik pada butir-butir koloid menyebabkan terjadinya beda potensial antara permukaan zat padat dan larutan.

Karena butir-butir koloid mempunyai muatan listrik, butir-butir koloid dapat bergerak dalam medan listrik.

Gerakan butir-butir koloid oleh pengaruh medan listrik disebut elektroforesis.

Elektroforesis meliputi pergerakan suatu partikel yang bermuatan melalui suatu cairan di bawah pengaruh suatu perbedaan potensial yang digunakan.

Laju perpindahan partikel diamati dengan suatu ultramikroskop dan merupakan fungsi muatan pada partikel tersebut.

Potensial yang menentukan laju perpindahan partikel adalah potensial zeta.

Potensial zeta dalam suatu sistem koloid bisa ditentukan, dengan persamaan :

ζ = V x 4πη x (9 x 104) E є

Ket : ζ = potensial zeta (volt)V = kecepatan perpindahan sol (cm/ dtk)η = viskositas medium (poise atau dyne/

cm2)є = konstanta dieletrikum dari mediumE = perubahan potensial (volt/ cm)

Persamaan untuk suatu sistem koloid pada 20oC dimana medium dispersinya air :

ζ = 150 v

E

Contoh Soal : Kerapatan perpindahan suatu sol besi II

hidroksida dalam air, ditentukan pada 20oC diperoleh sebesar 16,5 x 10-4 cm/dtk. Jarak antara elektroda dalam sel tersebut 20 cm, dan emf yang digunakan 110 volt. Berapakah potensial zeta dari sol tersebut ?

Dik : V = 16,5 x 10-4 cm/ dtkE = 110 volt = 5,5 volt/ cm

20 cm

Jawab : ζ = 150 v E

v = 16,5 x 10-4 cm/ dtk = 3 x 10-4 cm2volt-1dtk-1

E 5,5 volt/ cm

ζ = 150 x (3 x 10-4) = 0,045 volt

I. Pengertian Adsorpsi

Adsorpsi merupakan fenomena yang berkaitan erat dengan permukaan di mana terlibat interaksi antara molekul yang bergerak (cairan atau gas) dengan molekul yang relatif diam yang mempunyai permukaan atau antar permukaan.

II. Jenis adsorpsi ada 2 macam:

a. Adsorpsi fisik atau Van der Waals

- Panas adsorpsi rendah

(~ 10.000 kal/mole)

- Kesetimbangan adsorpsi reversibel

dan cepat

Misal: Adsorpsi gas pada charcoal

b. Adsorpsi kimia atau adsorpsi aktivasi

- Panas adsorpsi tinggi

(20.000 – 100.000 kal.mole)

- Adsorpsi di sini terjadi dengan pembentukan senyawa kimia, hingga ikatannya lebih kuat.

Misal : Adsorpsi CO pada W

O2 pada Ag, Au, Pt,C

H2 pada Ni

c. Bentuk – bentuk campuran

Hubungan antara jumlah zat diadsorpsi dan tekanan kesetimbangan atau konsentrasi kesetimbangan pada temperatur tertentu, disebut adsorpsi isoterm.

Persamaan Adsorpsi Isoterm (gas – padatan)

1. ISOTERM LANGMUIR

adalah monolayer, sekali teradsorpsi,ΔH Adsorpsi tidak bergantung luas permukaan

Rumus: P = P + 1

v Vm aVm

2. ISOTERM FREUNDLICH

- gas yang bertekanan rendah

- V = k p 1/n n > 1

V = gas yang teradsorpsi

- Vm tidak akan tercapai walaupun tekanan gas terus dinaikkan

3. ISOTERM BET (Brunauer, Emmett, Teller)

- adsorpsi multimolekuler

Rumus : p = 1 + (c – 1) p

v (po –p) Vm c Vm c po

Ket: po = tekanan uap jenuh

Vm = kapasitas volume monolayer

c = Konstanta

Asam Asetat teradsorpsi pada

arang aktifx/m (g/g)

0,154 0,208 0,232 0,289 0,370 0,457

Asam Asetat KesetimbanganC (mol /L)

0,0020 0,0031 0,0062 0,0081 0,0112 ?

Hasil percobaan adsorpsi asam asetat pada arang aktif sebagai berikut :Tunjukkan proses tersebut memenuhi isoterm Freundlich, hitung nilai k dan hitung C

Adsorpsi Pada Permukaan Larutan

Contoh:Penambahan pentanol ke dalam air, dan penambahan sabun ke dalam emulsi air- minyak.

Sabun mempunyai daya menurunkan tegangan muka air

Besarnya konsentrasi lapisan hasil adsorpsi yang terdapat pada permukaan, sesuai dengan persamaan Gibbs:

T2 = dα c2

dc2 RT

Ket : T2 = Kelebihan konsentrasi zat ketiga pada permukaan

c2 = Konsentrasi zat ketiga yang terdapat dalam larutan R = Tetapan gas

T = Suhu absolut

Contoh SoalData di bawah ini diperoleh dari hasil pengukuran lapisan

protein pada permukaan air-udara dengan menggunakan neraca Langmuir (suhu 19°c).Dari data ini buatlah grafik dan hitungan berat molekul protein tersebut.

A (m2 mg-1) : 0.482 0.518 0.600 0.767 1.375 π (mN m-1) : 0.280 0.222 0.160 0.090

0.040Jawab : πA (mN m mg-1) : 0.135 0.115 0.096 0.069

0.055 Mencari nilai RT

BM

0.15

πA 0.10(Mn mg-1)

RT = 0.04125

M

0

0.10 0.20 0.30

π (mN m-1)

•

•

••

Dari grafik diperoleh:RT = 0.04125BMΠ ➙ 0T = (19 + 273) K = 292 KR = 8.314 J K-1 mol-1

= 8.314 N m K-1 mol-1

Jadi: BM = (8.314 N m K-1 mol-1) (292 K)

0.04125 N m g-1

= 58.850 g mol-1