BELERANG

Belerang
Sejarah
Menurut Genesis, belerang sudah lama dikenal oleh nenek moyang sebagai batu belerang.
Sumber
Belerang ditemukan dalam meteorit. R.W. Wood mengusulkan bahwa terdapat simpanan belerang pada daerah gelap di kawah Aristarchus.
Belerang terjadi secara alamiah di sekitar daerah pegunungan dan hutan tropis. Sulfir tersebar di alam sebagai pirit, galena, sinabar, stibnite, gipsum, garam epsom, selestit, barit dan lain-lain.
Pembuatan
Belerang dihasilkan secara komersial dari sumber mata air hingga endapan garam yang melengkung sepanjang Lembah Gulf di Amerika Serikat. Menggunakan proses Frasch, air yang dipanaskan masuk ke dalam sumber mata air untuk mencairkan belerang, yang kemudian terbawa ke permukaan.
Belerang juga terdapat pada gas alam dan minyak mentah, namun belerang harus dihilangkan dari keduanya. Awalnya hal ini dilakukan secara kimiawi, yang akhinya membuang belerang. Namun sekarang, proses yang baru memungkinkan untuk mengambil kembali belerang yang terbuang. Sejumlah besar belerang diambil dari ladang gas Alberta.
Sifat-sifat
Belerang berwarna kuning pucat, padatan yang rapuh, yang tidak larut dalam air tapi mudah larut dalam CS2 (karbon disulfida). Dalam berbagai bentuk, baik gas, cair maupun padat, unsur belerang terjadi dengan bentuk alotrop yang lebih dari satu atau campuran. Dengan bentuk yang berbeda-beda, akibatnya sifatnya pun berbeda-beda dan keterkaitan antara sifat dan bentuk alotropnya masih belum dapat dipahami.
Pada tahun 1975, ahli kimia dari Universitas Pensilvania melaporkan pembuatan polimer belerang nitrida, yang memiliki sifat logam, meski tidak mengandung atom logam sama sekali. Zat ini memiliki sifat elektris dan optik yang tidak biasa.
Belerang dengan kemurnian 99.999+% sudah tersedia secara komersial.
Belerang amorf atau belerang plastik diperoleh dengan pendinginan dari kristal secara mendadak dan cepat. Studi dengan sinar X menunjukkan bahwa belerang amorf memiliki struktur helik dengan delapan atom pada setiap spiralnya. Kristal belerang diduga terdiri dari bentuk cincin dengan delapan atom belerang, yang saling menguatkan sehingga memberikan pola sinar X yang normal.
Isotop
Belerang memiliki sebelas isotop. Dari empat isotop yang ada di alam, tidak satupun yang bersifat radioaktif. Belerang dengan bentuk yang sangat halus, dikenal sebagai bunga belerang, dan diperoleh dengan cara sublimasi.
Senyawa-senyawa
Senyawa organik yang mengandung belerang sangat penting. Kalsium sulfur, ammonium sulfat, karbon disulfida, belerang dioksida dan asam sulfida adalah beberapa senyawa di antara banyak senyawa belerang yang sangat penting
Kegunaan
Belerang adalah komponen serbuk mesiu dan digunakan dalam proses vulkanisasi karet alam dan juga berperaan sebagai fungisida. Belerang digunakan besar-besaran dalam pembuatan pupuk fosfat. Berton-ton belerang digunakan untuk menghasilkan asa sulfat, bahankimia yang sangat penting.
Belerang juga digunakanuntuk pembuatan kertas sulfit dan kertas lainnya, untuk mensterilkan alat pengasap, dan untuk memutihkan buah kering. Belerang merupakan insultor yang baik.
Belerang sangat penting untuk kehidupan. Belerang adalah penyusun lemak, cairan tubuh dan mineral tulang, dalam kadar yang sedikit.
Belerang cepat menghilangkan bau. Belerang dioksida adalah zat berbahaya di atmosfer, sebagai pencemar udara
Belerang oksida
Belerang dioksida, SO2, dibentuk dengan pembakaran belerang atau senyawa belerang. Belerang dioksida ini merupakan gas yang tidak bewarna dan merupakan gas beracun (bp -10.0o C) dan merupakan gas emisi industri yang menyebabkan masalah lingkungan. Namun, pada saat yang sama gas ini sangat penting karena merupakan sumber belerang. Belerang dioksida merupakan senyawa bersudut, dan telah ditunjukkan sebagai ligan pada logam transisi akan menghasilkan berbagai modus koordinasi. SO2 juga merupakan pelarut non-air mirip dengan amonia, dan digunakan untuk reaksi khusus atau sebagai pelarut khusus dalam pengukuran NMR.
Belerang trioksida, dihasilkan dengan oksidasi katalitik belerang dioksida dan digunakan dalam produksi asam sulfat. Reagen komersial SO3 biasa adalah cairan (bp 44.6o C). Monomer fasa gasnya adalah molekul planar. SO3 planar ini berkesetimbangan dengan trimer cincin (γ-SO3 = S3O9) dalam fasa gas atau cairan. Dengan keberadaan kelumit air SO3 berubah menjadi β-SO3, yakni polimer berkristalinitas tinggi dengan struktur heliks. α-SO3 juga dikenal dan merupakan padatan dengan struktur lamelar yang lebih rumit lagi. Semuanya bereaksi dengan air dengan hebat membentuk asam sulfat.

Asam-asam okso belerang
Walaupun dikenal banyak asam okso dari belerang, sebagian besar tidak stabil dan tidak dapat diisolasi. Asam-asam okso ini dibentuk dengan kombinasi ikatan S=O, S-OH, S-O-S, dan S-S dengan atom pusat belerang. Karena bilangan oksidasi belerang bervariasi cukup besar, di sini terlibat berbagai kesetimbangan redoks.
Asam sulfat, H2SO4. Asam sulfat adalah senyawa dasar yang penting dan dihasilkan dalam jumlah terbesar (ranking pertama dari segi jumlah) dari semua senyawa anorganik yang dihasilkan industri. Asam sulfat murni adalah cairan kental (mp 10.37 oC), dan melarut dalam air dengan menghasilkan sejumlah besar panas menghasilkan larutan asam kuat.
Asam tiosulfat, H2S2O3. Walaupun asam ini akan dihasilkan bila tiosulfat diasamkan, asam bebasnya tidak stabil. Ion S2O32- dihasilkan dengan mengganti satu oksigen dari ion SO42- dengan belerang, dan asam tiosulfat ini adalah reduktor sedang.
Asam sulfit, H2SO3. Garam sulfit sangat stabil namun asam bebasnya belum pernah diisolasi. Ion SO32- memiliki simetri piramida dan merupakan reagen pereduksi. Dalam asam ditionat, H2S2O6, ion ditionat, S2O62-, bilangan oksidasi belerang adalah +5, dan terbentuk ikatan S-S.
Senyawa ditionat adalah bahan pereduksi yang sangat kuat.
BELERANG
Belarang banyak terdapat dikulit bumi baik secara unsur maupun senyawa. Di daerah pegunungan belerang ditemukan dalam bentuk unsur. Adanya belerang itu mungkin disebabkan oleh reaksi antara gas SO2 dan gas H2S yang banyak terdapat di daerah gunung berapi.
8SO2 (g) + 16 H2S (g) 16 H2O (l) + 3S8 (s)
Keberadaan Dan Reaksi Unsurnya
Sulfur terdapat secara luas di alam sebagai unsur, sebagai H2S Dan SO2, dalam bijih sulfida logam dan sebagai sulfat seperti gibs. Pada mulanya unsure ini disebut brimstone yang berarti batu yang mudah terbakar Belerang juga terdapat dalam gas alam, minyak bumi, dan batu bara.
Atom belerang membutuhkan dua electron agar stabil dan dalam keadaan bebas adalah alotropi ( mempunyai beberapa bentuk kristal) dengan struktur dan sifat yang kompleks, dan belum sepenuhnya dipahami. Ada dua bentuk kristal yang umum, yaitu ortorombik dan monoklin bermolekul S8, yang berstruktur cincin. Pada suhu 25oC, belerang berbentuk ortorombik berwarna kuning, dan pada suhu 95,2oC, berubah menjadi monoklin.
Sortorombik Smonoklin DH = 0,40 kJ mol-1
Pada suhu 200oC, cincin S8 terbuka sehingga membentuk rantai terbuka dan menjadi cair.
atau
Terlihat bahwa atom S ujung mempunyai electron tidak berpasangan dan dapat berikatan dengan ujung molekul yang lain, sehingga membentuk molekul S12, S24,dsb. Hal ini menyebabkan kekentalan cairan bertambah. Pada suhu yang tinggi, gerakan atom makin besar mengakibatkan rantai putus menjadi lebih pendek, sehingga kekentalan berkurang kembali.
Dalam wujud gas, belerang akan membentuk molekul lebih kecil, S8, S4, Dan S2 bergantung pada besarnya suhu. Belerang cair bila didinginkan mendadak, misalkan dituangkan ke dalam air, maka atom – atomnya tidak sempat membentuk S8, sehingga membentuk amorf. Akibatnya, padatan itu bersifat elastis seperti karet. Tetapi lama – kelamaan kembali menjadi S8 yang stabil.
Senyawa Belarang
1. Belerang dioksida Dan asam sulfit
Belerang yang dibakar dengan nyala biru menghasilkan gas belerang dioksida (SO2) yang tidak berwarna, tetapi berbau merangsang
S(s) + O2 (g) SO2 (g)
Belerang dioksida mempunyai struktur resonansi
Dan tidak linier, sehingga bersifat polar. Titik didihnya relatif rendahy ( -10oC ) sehingga mudah dicairkan, maka dapat dipakai sebagai gas pendingin lemari es. Gas SO2 dapat larut sebagian dalam air membentuk asam sulfit yang diprotik
SO2 (g) + H2O H2SO3 (aq)
Asam sulfit sukar diisolasi, karena mudah terurai menjadi SO2 Dan H2O. Asam ini dengan NaOH akan membentuk garam Na2SO3 ( natrium sulfit ) dan NaHSO3 (natrium bisulfit). Asam sulfit dapat bertindak sebagai reduktor lemah, sehingga di udara terbuka berubah dengan lambat menjadi H2SO4.
2. Belerang trioksida Dan asam sulfat
Belerang trioksida ( SO3 ) pada suhu kamar berupa padatan yang terdiri dari rantai SO3. Padatan ini mudah menguap membentuk molekul SO3 yang berstruktur segitiga yang beresonansi.
Gas ini dapat dibuat dengan mengoksidasi SO2 dengan okdigen,
2SO2 (g) + H2O (l) 2SO3 (g) DGo = -140 kJ mol-1
Reaksi ini lambat tanpa katalis, sehingga SO2 cukup stabil di udara. Maka itu bahan bakar mobil diberi katalis agar gas SO2 hasil pembakaran berubah menjadi SO3. Kemudian gas SO3 bereaksi dengan uap air menjadi H2SO4
SO3 (g) + H2O (l) H2SO4 (l)
Asam sulfat ( H2SO4) sangat penting untuk industri dan diproduksi 3,8 x 1010 kg tiap tahun. Sekitar 60% direaksikan dengan batu fosfat dan ammonia untuk menghasilkan ammonium fosfat dan (NH4)2SO4 sebagai pupuk. Asam sulfat juga dipakai dalam pemurnian minyak bumi, industri baja, dan pereaksi dalam pembuatan cat, obat, plastik, dsb.
Asam sulfat biasanya dibuat melalui proses kontak, yaitu membakar belerang menjadi SO2 dan seterusnya dioksidasi dengan oksigen menjadi SO3 dengan katalis vanadium pentoksida (V2O5). Kemudian SO3 diserap oleh H2SO4 pekat menjadi asam pirosulfat H2S2O7.
SO3 (g) + H2SO4 (l) H2SO7 (l)
Akhirnya H2S2O7 ditambah air :
H2SO7 (l) + H2O 2 H2SO4 (l)
Asam sulfat murni berupa cairan yang kental, tidak berwarna, dan mudah terurai menjadi SO3 dan H2O bila dipanaskan. Asam sulfat disimpan dalam botol, biasanya berupa larutan pekat dengan konsentrasi 96 % massa ( 18 M ). Pengenceran asam sulfat pekat dengan air menghasilkan panas ( eksotermis) karena terjadi reaksi
H2SO4 (pekat) + H2O (l) H3O+ (aq) + HSO4-(aq)
Oleh sebab itu, jangan menambahkan air ke H2SO4 pekat, tetapi H2SO4 yang ditambahkan ke dalam air.
Daya tarik H2SO4 terhadap air sangat kuat, maka dapat dipakai sebagai desikan. Contohnya, bila H2SO4 ditambahkan pada gula ( C12H12O11 ), terbentuk arang karena oksigen dan hydrogen ditarik sebagai molekul air, walaupun dalam gula itu tidak mengandung molekul air. Reaksinya adalah :
C12H12O11 pekatH2SO4 12C + 11H2O
Asam sulfat adalah asam dipotik kuat,
H2SO4 H+ + HSO4- ( 100% )
HSO4- H+ + SO4- ( 10 % )
Sehingga larutan H2SO4 1M akan mengandung H+ sekitar 1,1 M. Asam sulfat pekat bersifat pengoksidasi lemah dalam suasana dingin, tetapi pengoksidasi kuat dalam suasana panas, contohnya dapat mengoksidasi ion halogen ( brom dan iodium )
2X- + 3 H2SO4 panas X2 + SO2 + 2 H2O + 2HSO4-
Asam sulfat panas mengoksidasi tembaga
Cu + 2 H2SO4 CuSO4 + SO2 + 2 H2O
3. Sulfida
Belerang dengan logam membentuk sulfida logam, contohnya dengan seng.
Zn(s) + S (s) ZnS (s)
Sulfida logam alkali larut dalam air, sedangkan yang lain sukar larut. Logam sulfida dapat dibuat dengan menambahkan H2S ke dalam larutan ion logam. Oleh sebab itu H2S dipakai untuk pengendapkan ion logam tertentu secara selektif.
Hidrogen sulfida berbau telur busuk dan bersifat lebih beracun dari gas CO. Bahaya H2S dapat dihindari segera karena baunya tercium dalam konsentrasi yang kecil sekali. Gas H2S biasanya keluar bersama letusan gunung berapi. Gas ini merusak warna bahan yang terbuat dari perak dan timbal karena membentuk Ag2S Dan PbS
Dilaboratorium, H2S dibuat dengan mereaksikan pirit ( FeS ) dengan asam kuat yang bukan pengoksidasi seperti HCl :
FeS (s) + 2H+ (aq) Fe2+(aq) + H2S (g)
Hidrogen sulfida dapat dibuat dalam larutan ( bukan gas ), dengan menghidrolisis senyawa organic mengandung sulfur seperti tioasetamid
S
CH3-C-NH2(aq) + 2H2O H2S(aq) + NH4+(aq) + CH3COO-(aq)
ion asetat
Reaksi ini menguntungkan karena tidak menghasilkan gas H2S ke udara
4. Senyawa Tio
Awalan tio diberikan untuk senyawa yang oksigennya diganti dengan belerang, contohnya
O S
CH3-C-NH2 CH3-C-NH2
asetamid tioasetamid
Bila salah satu oksigen asam sulfat diganti oleh belerang disebut asam tiosulfat
O
H-O-S O H-O-S O
O O
H H
Asam sulfat Asam tiosulfat
Ion tiosulfat dapat dibuat dengan mendidihkan belerang dalam larutan ion sulfat
S(s) + SO32- (aq) S2O32-(aq)
Ion tiosulfat membentuk kompleks yang stabil dengan ion logam, seperti dengan perak. Lapisan perak bromida yang terdapat pada film fotografi peka cahaya. Bila kena cahaya, ion perak tereduksi sehingga menutupi film. Bagian yang tidak kena cahaya masih mengandung AgBr. Untuk mengambil sisa AgBr ini, film itu dicuci dalam larutan tiosulfat.
AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)
Ag+ (aq) + 2S2O32- Ag ( S2O3 )2 3 – (aq)
Akhirnya bagian yang tidak kena cahaya akan transparan dan yang kena cahaya terlihat hitam précis seperti gambar yang ada waktu dipotret.
Ion tiosulfat dapat juga bertindak sebagai pereduksi, seperti dengan Cl2 Dan I2.
4Cl2 (g) + S2O32 - + 5H2O 8Cl- + 2 SO42 - + 10 H+
2S2O32 - + I2 S4O62 + 2I-
ion tetrationat