Sistem Dispersi
Sistem dispersi atau koloid merupakan bagian dari campuran yang memiliki sifat khas karena memiliki ukuran partikel dengan diameter antara 1 – 100 nm. Untuk itu kita tinjau kembali pembagian campuran, sebagaimana ditampilkan dalam bentuk Tabel 11.1.

Tabel 11.1. Perbandingan larutan koloid dan suspensi
Secara kasat mata, contoh larutan yang mudah kita lihat seperti, larutan garam dapur, gula, cuka dan lainnya, sedangkan koloid misalnya sabun, susu, mentega, agar-agar, cat dan lain-lain. Untuk suspensi seperti campuran tepung beras dengan air, dan minyak dengan air.

Pemisahan Koloid

Pemisahan koloid:

Dialisis adalah pemurnian medium pendispersi dari elektrolit, dengan cara penyaringan koloid dengan menggunakan kertas perkamen atau membran yang ditempatkan di dalam air yang mengalir. Mula-mula koloid dimasukkan dalam kantong yang berselaput semipermiabel kemudian dimasukkan dalam air sehingga ion pengganggu menembus kantong sedang partikel koloid tetap berada di kantong.
Elektroforesis: proses pemisahan koloid yang bermuatan dengan bantuan arus listrik. Partikel-partikel yang positif akan menuju katoda dan yang negatif akan menuju anoda.

Koloid Asosiasi
Sabun dan deterjen merupakan koloid asosiasi dengan air, dimana sabun atau deterjen memiliki dua gugus yang bersifat polar (bagian kepala) dan non polar (bagian ekor) perhatikan Gambar 11.13. Bagian kepala merupakan gugus polar yang bersifat hidrofil (suka air) dan bagian ekor merupakan gugus hidrofob (takut air). Jika sabun larut dalam air, molekul sabun akan berasosiasi, gugus non-polar dapat berinteraksi dengan kotoran (bersifat non polar) yang selanjutnya didispersikan ke dalam air.

Gambar 11.13. Koloid asosiasi yang memiliki gugus polar dan non-polar

Pembuatan Koloid

Koloid dapat dibuat dengan dua cara yaitu mengubah partikel-partikel larutan menjadi partikel koloid kondensasi dan memperkecil partikel suspensi menjadi partikel koloid atau dispersi, perhatikan bagan pada Gambar 11.12.

Gambar 11.12. Bagan cara pembuatan koloid
Cara Kondensasi, yaitu dengan jalan mengubah partikel-partikel larutan sejati yang terdiri dari molekul-molekul atau ion-ion menjadi partikel-partikel koloid dengan beberapa teknik:
artikel 48

Cara Dispersi yaitu dengan jalan mengubah partikel-partikel kasar menjadi partikel-partikel koloid, tiga teknik dapat dipergunakan seperti mekanik, peptipasi dan teknik busur Bredig.
Teknik mekanik
Cara ini mengandalkan penghalusan partikel kasar menjadi partikel koloid, selanjutnya ditambahkan ke dalam medium pendispersinya. Cara ini dipergunakan untuk membuat sol belerang dengan medium pendispersi air.
Peptipasi
Pemecahan partikel kasar menjadi partikel koloid, pemecahan dilakukan dengan penambahan molekul spesifik, seperti agar-agar dengan air, nitroselulosa dengan aseton, Al(OH)3 dengan Al(Cl)3 dan endapan NiS ditambahkan dengan H2S.
Teknik busur Bredig
Teknik ini digunakan untuk membuat sel logam, logam yang akan diubah ke dalam bentuk koloid diletakan sebagai elektroda dalam medium pendispersinya dan dialiri oleh arus listrik. Atom-atom logam akan terpecah dan masuk ke dalam medium pendispersinya.

Macam – Macam Koloid

Sistem koloid terdiri dari dua fase, yaitu fasa dispersi dan medium pendispersi. Kedua fasa tersebut, dapat berwujud zat cair, zat padat atau berwujud gas. Berdasarkan hubungan antar fase dispersi dan medium dispersi, maka koloid dapat kita kelompokan

Koloid yang dibentuk oleh fasa terdispersinya gas dalam medium pendispersinya cair adalah buih atau busa. Contoh untuk koloid ini adalah putih telur yang dikocok dengan kecepatan tinggi.
Buih atau busa padat adalah jenis koloid yang fasa terdispersinya gas dan medium pendispersinya padat, jenis koloid ini dapat berupa batu apung dan karet busa.
Koloid dengan fasa terdispersi cair dan medium pendispersinya gas dikenal dengan aerosol cair. Contoh koloid ini adalah kabut, awan, pengeras rambut (hair spray) dan parfum semprot.
Emulsi merupakan jenis koloid yang dibentuk oleh fasa terdispersi cair di dalam medium pendispersi cair. Emulsi dapat kita temukan seperti susu, santan, mayonaise dan minyak ikan.
Koloid yang disusun oleh fasa terdispersi cair dalam medium pendispersi padat disebut dengan emulsi padat atau gel. Koloid ini sering kita jumpai dalam keju, mentega, jeli, semir padat ataupun lem padat.
Aerosol padat merupakan yang disusun oleh fasa terdispersi padat dengan medium dispersinya berupa gas. Contohnya asap dan debu di udara.
Sol merupakan koloid yang fasa terdispersinya berwujud padat dengan medium pendispersinya berwujud cair. Sol paling banyak kita jumpai seperti, agar-agar panas, cat, kanji, putih telur, sol emas, sol belerang, lem dan lumpur.
Jenis koloid yang terakhir adalah koloid yang memiliki fasa terdispersi dan medium pendispersinya zat padat, jenis koloid ini disebut dengan sol padat. Contoh sol padat adalah; batuan berwarna, gelas berwarna, tanah, perunggu, kuningan dan lain-lain.

Berdasarkan ukuran partikel dari fasa terdispersi yang spesifik dan medium pendispersi yang beragam, maka koloid memiliki beberapa sifat utama yaitu :

Sistem koloid menunjukan adanya gerak Brown yaitu pergerakan yang tidak teratur (zig-zag) dari partikel-partikel koloid, gerakan diamati oleh Robert Brown. Gerakan ini terjadi secara terus menerus akibat dari tumbukan yang tidak seimbang antara medium koloid dengan partikel koloid. Gerak Brown dapat menstabilkan sistem koloid atau mencegah terjadinya pengendapan. Gerakan ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop (lihat Gambar 11.8).
Efek Tyndall merupakan penghamburan cahaya oleh partikel-partikel yang terdapat dalam sistem koloid sehingga berkas cahaya dapat dilihat jelas walaupun partikelnya tidak tampak dan efek ini diamati oleh John Tyndall. Dalam kehidupan sehari-hari efek Tyndal dapat diamati pada langit yang berwarna biru di siang hari karena adanya pantulan cahaya dari partikel koloid diudara. Demikian pula pada saat matahari terbenam pantulan partikel di udara memberikan warna jingga, lihat Gambar 11.9.
Koagulasi koloid adalah pengumpulan dan penggumpalan partikel-partikel koloid. Peristiwa koagulasi terjadi pada kehidupan sehari-hari seperti pada pembentukan delta. tanah liat atau lumpur terkoagulasi karena adanya elektrolit air laut. Proses koagulasi dari karet juga terjadi karena adanya penambahan asam formiat kadalam lateks. Demikian pula halnya dengan lumpur koloid dapat dikoagulasikan dengan tawas yang bermuatan.
Sistem koloid juga memiliki daya adsorbsi yang kuat untuk menarik ion atau muatan listrik dan molekul netral. Hal ini disebabkan karena partikel koloid memiliki permukaan yang sangat luas. Misalnya proses penyerapan air oleh kapur tulis, sol Fe(OH)3 dalam air mngandung ion Fe3+ yang diadsorbsi. Sedangkan untuk yang bermuatan negatif adalah molekul As2S3, ion S2- yang diadsorbsi. Pemanfaatan sifat adsorbsi dari koloid anatara lain dalam penjernihan air, misalnya penggunaan tawas untuk mengikat kotoran atau zat warna dari tanah (Gambar 11.10).
Sistem koloid yang bermuatan dapat ditarik oleh elektroda yang dialiri oleh arus listrik searah. Untuk koloid yang bermuatan negatif bergerak menuju anoda yaitu elektroda positif dan koloid yang bermuatan positif bergerak menuju katoda atau elektroda negatif (Gambar 11.11).

Gambar 11.8. Gerak Brown partikel koloid

Gambar 11.9. Effek Tyndall dari partikel koloid

Gambar 11.10. Adsorbsi muatan positif dari koloid Fe(OH)3

Gambar 11.11. Adsorbsi muatan negatif dari koloid As2S3
Berdasarkan affinitas partikel-partikel fase dispersi terhadap medium dispersi, maka terdapat dua macam sistem koloid:

Koloid Liofil (suka cairan) : adalah koloid yang memiliki gaya tarik menarik antara partikel-partikel terdispersi dengan medium pendispersi. Medium pendispersi dalam liofil sering disebut juga dengan hidrofil. Partikel koloid juga dapat mengadsorbsi molekul cairan sehingga terbentuk selubung disekeliling partikel koloid. Keberaadan selubung inilah yang menyebabkan koloid liofil lebih stabil.
Koloid Liofob (takut cairan): adalah koloid yang memiliki gaya tarik menarik yang lemah antara partikel-partikel terdispersi dengan medium pendispersi. Medium pendispersinya sering disebut dengan hidrofob. Pertikel-partikel koloid tidak dapat mengadsorbsi pelarutnya sehingga koloid ini kurang stabil dan dapat dengan mudah terkoagulasikan dengan penambahan elektrolit.
Koloid pelindung adalah koloid yang dapat melindung koloid lain agar tidak terkoagulasikan. Contoh menarik adalah penambahan koloid liofil ke dalam liofob, dimana koloid liofob terbungkus tidak mengumpul, seperti pembuatan es krim agar tidak menggumpat ditambahkan gelatin. Demikian pula halnya dengan cat dan tinta memiliki koloid pelindung agar tidak mengendap atau menggumpal.

Tekanan Osmotik

Osmosis adalah proses merembesnya atau mengalirnya pelarut ke dalam larutan melalui selaput semipermiabel. Proses perembesan hanya terjadi dari larutan yang mempunyai konsentrasi yang kecil ke dalam larutan berkonsentrasi besar.
Selaput permeabel merupakan selaput yang hanya dapat dilewati oleh partikel-partikel dengan ukuran tertentu.
Tekanan osmotik atau osmosa adalah tekanan yang diperlukan, sehingga terjadi penghentian aliran pelarut ke dalam larutan. Pada Gambar 11.7 besarnya tekanan setara dengan perubahan dari Δh.

Gambar 11.7. Percobaan perembesan larutan melalui membran semi permeabel
Dalam hubungannya dengan konsentrasi larutan Van het Hoff menyimpulkan bahwa Tekanan osmotik larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (Molar) dari zat terlarut semakin besar.
Menurut Van Het Hoff, maka berlaku:

π = tekanan osmosa (dalam atm)
C = konsentrasi zat terlarut mol/L
R = konstanta gas = 0,082 atm.L/mol.K
T = suhu dalam °K
Tekanan osmosa 17 gram suatu zat dalam 1 liter larutan pada suhu 27 °C adalah 1,5 atm. Berapakah berat molekul zat tersebut?
Persamaan tekanan osmosa

π = 1.5 atm
R = 0.082 atm.L/mol.K
T = 273 + 27 = 3000K
1,5 = C . 0,082 . 300
C = 0.061 mol/L
BM dari zat tersebut adalah
artikel 47

Mr = 278.

Penurunan Titik Beku

Seperti tampak pada diagram pada Gambar 10.4 bahwa kenaikan titik didih diikuti dengan penurunan titik beku suatu larutan. Jika konsentrasi (dalam molalitas) dari zat terlarut semakin besar, maka titik beku larutan semakin kecil. Selisih antara titik beku larutan dengan titik beku pelarut disebut penurunan titik beku. Hubungan penurunan titik beku larutan dengan konsentrasi larutan disederhanakan dalam persamaan dan persamaan ini untuk larutan non elektrolit :

ΔTf = penurunan titik beku
kf = tetapan penurunan titik beku dari zat pelarut
m = molal larutan
Untuk larutan elektrolit berlaku persamaan :
artikel 44

Hubungan antara perubahan titik beku dengan larutan ditunjukan oleh persamaan :

ΔTf = penurunan titik beku
Tf = titik beku larutan
Tfº = titik beku pelarut
Untuk lebih mudah menggunakan persamaan penurunan titik beku larutan perhatikan contoh soal dibawah ini:
Sebuah senyawa sebanyak 0,6 mol terdapat dalam 150 gram benzol, jika diketahui kf untuk senyawa benzol adalah 4,9 °C/mol dan titik bekunya = 5,6 °C. Tentukan Penurunan titik beku dan titik beku larutan. Penyelesaian dalam Bagan 10.6 dibawah ini.

Bagan 10.6. Penyelesaian soal Titik beku larutan elektrolit
Sebagai bahan pembanding kita dapat tentukan juga penurunan titik beku larutan untuk senyawa elektrolit seperti Asam sulfat.
Larutan 0.1 molal H2SO4, zat tersebut merupakan asam kuat dengan derajat ionisasi D = 1. jika pelarutnya air, dan harga kf air = 2.86 °C/molal. Tentukan titik beku larutan tersebut. Penyelesaian pada Bagan 11.6.

Bagan 11.6. Penyelesaian soal Titik beku larutan non-elektrolit

Kenaikan Titik Didih

Hasil eksperimen Roult menunjukan bahwa Kenaikan titik didih larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (molal) dari zat terlarut semakin besar. Titik didih larutan akan lebih tinggi dari titik didih pelarut murni. Hal ini juga diikuti dengan penurunan titik beku pelarut murni, atau titik beku larutan lebih kecil dibandingkan titik beku pelarutnya. Hasil eksperimen ini disederhanakan dalam Gambar 11.4.

Gambar 11.4. Diagram tekanan dan suhu untuk titik didih dan titik beku dari pelarut dan larutan
Roult menyederhanakan ke dalam persamaan
Tb = kb . m
Tb = kenaikan titik didih larutan
kb = tetapan kenaikan titik didih molal pelarut (kenaikan titik didih untuk 1 mol zat dalam 1000 gram pelarut)
m = molal larutan (mol/100 gram pelarut)
Perubahan titik didih atau ΔTb merupakan selisih dari titik didih larutan dengan titik didih pelarutnya, seperti persamaan : ΔTb = Tb – Tbº
Hal yang berpengaruh pada kenaikan titik didih adalah harga kb dari zat pelarut. Kenaikan tidak dipengaruhi oleh jenis zat yang terlarut, tapi oleh jumlah partikel/mol terlarut khususnya yang terkait dengan proses ionisasinya.
Untuk zat terlarut yang bersifat elektrolit persamaan untuk kenaikan titik didik harus dikalikan dengan faktor ionisasi larutan, sehingga persamaannya menjadi :

dimana
n = jumlah ion-ion dalam larutan
α = derajat ionisasi
Contoh jumlah ion untuk beberapa elektrolit:
HCl → H+ + Cl-, jumlah n = 2
H2SO4 → 2 H+ + SO42-, jumlah n = 3
H3PO4 → 3 H+ + PO43-, jumlah n = 4
Agar mudah dimengerti kita ambil perhitungan kenaikan titik didih untuk zat non-elektrolit dan non elektrolit sebagai perbandingannya.
Sebuah larutan gula C6H12O6 dengan konsentrasi sebesar 0.1 molal, jika pelarutnya air dengan harga kb = 0.52 °C/molal. Tentukan titik didih larutan tersebut.
Larutan gula tidak mengalami ionisasi sehingga,
C6H12O6 → C6H12O6
0.1 molal → 0.1 mola
ΔTb = kb . m
ΔTb = 0.52 . 0.1
ΔTb = 0.052oC
Diketahui titik didih air adalah 100°C, maka titik didih larutan adalah
ΔTb = Tb – Tb0
Tb = 100 + 0.052
Tb = 100.052
Sekarang coba kita bandingkan dengan zat yang dapat terionisasi : Sebuah larutan 0.1 molal H2SO4, zat tersebut merupakan asam kuat dengan derajat ionisasi D = 1. jika pelarutnya air, dan harga kb air= 0.52 °C/molal.
Tentukan titik didih larutan tersebut. Penyelesaian soal ini ditampilkan pada Bagan 11.5. di sebelah
gambar 11.5

Bagan 11.5. Penyelesaian soal Titik didih larutan elektrolit.

Jumlah partikel larutan elektrolit dan non elektrolit

Sebelum kita bahas kenaikan titik didih dan penurunan titik beku, terlebih dahulu kita bedakan Larutan elektrolit dan larutan non elektrolit dalam kaitannya kandungan partikelnya.Kedua larutan ini walaupun memiliki konsentrasi larutan yang sama, namun memiliki jumlah partikel yang berbeda. Hal ini disebabkan karena larutan elektrolit terurai menjadi ion-ion sedangkan larutan non elektrolit tidak terionisasi.
Untuk larutan non elektrolit, tidak terionisasi
C6H12O6 → C6H12O6
Hanya melarut dan terpecah menjadi partikel-partikel yang lebih kecil. Sedangkan larutan elektrolit, mengalami ionisasi seperti:
HCl → H+ + Cl-
Pada kasus HCl merupakan elektrolit kuat, sehingga semua terionisasi, jika elektrolit tersebut hanya terionisasi sebagian, maka perlu cara lain untuk melihat banyaknya partikel yang terionisasi seperti yang disajikan pada bagan 11.3.

Bagan 11.3. Jumlah partikel yang terjadi pada proses ionisasi sebagian

Penurunan Tekanan Uap Jenuh

Penurunan tekanan uap jenuh larutan akan semakin besar apabila konsentrasi (fraksi mol) dari zat terlarut semakin besar. Tekanan uap suatu zat cair lebih tinggi dari tekanan uap jenuh larutan, perhatikan Gambar 11.1.

Gambar 11.1. Pengaruh adanya zat terlarut terhadap tekanan uap pelarut A murni dan adanya zat terlarut B
Roult meneliti dan banyak melakukan eksperimen dalam berbagai campuran zat dan dia menyimpulkan hubungan antara penurunan tekanan uap suatu zat cair dengan konsentrasi larutannya, Hasil ekperimennya mengantarkan Roult untuk menyederhanakan fenomena tersebut kedalam persamaan seperti dibawah ini :
dimana;

P = tekanan uap jenuh larutan
Pº = tekanan uap jenuh pelarut murni
XA = fraksi mol pelarut
Sedangkan penurunan tekanan uap jenuh diakibatkan karena adanya fraksi zat terlarut di dalam pelarut.
Sehingga besarnya penurunan sangat tergantung pada fraksi zat ini yang dinyatakan dalam persamaan;

dimana
ΔP = penurunan tekanan uap jenuh pelarut
Pº = tekanan uap jenuh pelarut murni
XB = fraksi mol zat terlarut
Dari hubungan di atas maka didapat, tekanan uap jenuh larutan:

P = tekanan uap larutan
ΔPºA = penurunan tekanan uap jenuh larutan
PºA = tekanan uap jenuh pelarut murni
Untuk lebih mudah memahaminya mari kita perhatikan contoh soal dibawah ini,
Di dalam air terlarut 18% berat glukosa dimana diketahui tekanan uap air pada suhu 30°C adalah 0,7 atm.

tentukan penurunan tekanan uap jenuh air
tentukan tekanan uap jenuh larutan pada suhu 30°C

Perhatikan cara penyelesaikan soal ada pada bagan 11.2. dibawah ini.

Bagan 11.2 Pengaruh adanya zat terlarut terhadap tekanan uap pelarut A murni dan adanya zat terlarut B

Sifat Koligatif Larutan

Dalam proses pembuatan larutan sudah banyak kita bahas sifat-sifat kimia. Bercampurnya zat terlarut dengan pelarut tidak hanya memberikan perubahan sifat kimia namun juga perubahan sifat fisika. Sifat-sifat ini muncul karena keberadaan partikel-partikel zat terlarut. Kita ambil contoh dalam kehidupan sehari-hari, jika kita memasak air tentu akan mendidih pada suhu 100°C, namun jika kita masukkan garam ke dalamnya terjadi perubahan suhu mendidihnya. Dalam hal ini tentunya akan terjadi penambahan energi tidak hanya untuk meningkatkan suhu air, namun juga untuk meningkatkan suhu garam. Karena sifat-sifat tersebut ditentukan oleh jumlah partikel, maka konsentrasi larutan yang dipergunakan adalah fraksi zat terlarut dalam fraksi totalnya atau fraksi pelarut di dalam fraksi totalnya, yang dinyatakan dalam fraksi mol zat (X). Satuan konsentrasi yang juga dipergunakan adalah rasio berat zat terlarut dalam larutannya yaitu molalitas (m), ingat Bab 3, konsentrasi larutan.
Perubahan sifat-sifat ini tidak terbatas pada hanya pada titik didih, namun juga terhadap titik beku dan tekanan uap jenuh serta tekanan osmotik larutan.

source: http://www.chem-is-try.org/kategori/materi_kimia/kimia-kesehatan/sifat-koligatif-dan-koloid/

Sifat Koligatif dan Koloid