BELERANG | SIFAT-SIFAT BELERANG

BELERANG

BELERANG (SULFUR)

Belerang ditemukan di alam sebagai unsur bebas, sulfat, maupun sebagai

bijih sulfida. 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 (Clark, 2008).

Berdasarkan hubungan berkala dan konfigurasi elektron, diharapkan ada

persamaan antara S dan O. Kedua unsur ini membentuk senyawa ionik dengan

logam aktif dan keduanya membentuk senyawa kovalen yang serupa, H2S dan

H2O, CS2 dan CO2, SCl2 dan Cl2O. Tetapi ada faktor –faktor yang membedakan

senyawa oksigen dan belerang. Atom O mempunyai satu ikatan tunggal kovalen

dengan jari- jari 74 pm. Sedangkan atom S = 104 pm. Elektronegativitasnya 3,44

untuk O dan 2,58 untuk S. Ikatan hidrogen dalam senyawa belerang tidak senyata

dalam senyawa oksigen. Dibandibngkan O, kapasitas atom S lebih besar berikatan

dengan atom-atom lain secara serentak karena tersedianya orbital 3d (Petrucci,

1985 : 129).

SIFAT-SIFAT BELERANG

Beberapa sifat umum belerang , yakni :

Nama, Lambang, Nomor atom sulfur, S, 16

Deret kimia nonmetals

Golongan, Periode, Blok 16, 3, p

Massa atom 32.065 (5) g/mol

Konfigurasi elektron [Ne] 3s2 3p4

Jumlah elektron tiap kulit 2, 8, 6

Ciri-ciri fisik

Fase solid

Massa jenis (sekitar suhu kamar) (alpha) 2.07 g/cm³

Massa jenis (sekitar suhu kamar) (beta) 1.96 g/cm³

Massa jenis (sekitar suhu kamar) (gamma) 1.92 g/cm³

4

Massa jenis cair pada titik lebur 1.819 g/cm³

Titik lebur

388.36 K

(115.21 °C, 239.38 °F)

Titik didih

717.8 K

(444.6 °C, 832.3 °F)

Titik kritis 1314 K, 20.7 MPa

Kalor peleburan (mono) 1.727 kJ/mol

Kalor penguapan (mono) 45 kJ/mol

Kapasitas kalor

(25 °C) 22.75 J/

(mol·K)

Tekanan uap

P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k

pada T/K 375 408 449 508 591 717

Ciri-ciri atom

Struktur kristal orthorhombic

Bilangan oksidasi

−1, ±2, 4, 6

(strongly acidic oxide)

Elektronegati vitas 2.58 (skala Pauling)

Energi ionisasi

(detil)

ke-1: 999.6 kJ/mol

ke-2: 2252 kJ/mol

ke-3: 3357 kJ/mol

Jari-jari atom 100 pm

Jari-jari atom (terhitung) 88 pm

Jari-jari kovalen 102 pm

Jari-jari Van der Waals 180 pm

Lain-lain

Sifat magnetik no data

Resistivitas listrik

(20 °C) (amorphous)

2×1015 Ω·m

Konduktivitas termal

(300 K) (amorphous)

0.205 W/(m·K)

Modulus ruah 7.7 GPa

Skala kekerasan Mohs 2.0

Nomor CAS 7704-34-9

(Sumber : http://id.wikipedia.org/wiki/Belerang)

5

Menurut Petrucci (1985 : 129), bahwa ada beberapa allotropi belerang,

yaitu:

· Belerang rombik (Sα)

· Belerang monoklinik (Sß)

· Belerang cair (Sλ)

· Belerang cair (Sμ) yang memiliki warna gelap

· Uap belerang, S8

· Belerang plastik

Gambar salah satu allotrop belerang (S8)

Berikut ini beberapa persenyawaan penting dari belerang, yaitu :

1. Hidrogen Sulfida

Hidrogen sulfida, H2S, adalah gas yang tidak berwarna, beracun, mudah

terbakar dan berbau seperti telur busuk. Gas ini dapat timbul dari aktifitas biologis

ketika bakteri mengurai bahan organik dalam keadaan tanpa oksigen (aktifitas

anaerobik). Hidrogen sulfida juga dikenal dengan nama sulfana, sulfur hidrida,

gas asam (sour gas), sulfurated hydrogen, asam hidrosulfurik, dan gas limbah

(sewer gas).

Hidrogen sulfida merupakan hidrida kovalen yang secara kimiawi terkait

dengan air (H2O) karena oksigen dan sulfur berada dalam golongan yang sama di

tabel periodik.

Hidrogen sulfida merupakan asam lemah, terpisah dalam larutan aqueous

(mengandung air) menjadi kation hidrogen H+ dan anion hidrosulfid HS−:

H 2S →H S− + H + Ka = 1.3×10−7 mol/L; pKa = 6.89.

2. Sulfida

Hanya sulfida-sulfida logam golongan 1,2 dan aluminium saja yang larut

dalam air. Sulfida-sulfida ini terhidrolisis oleh air, dan akibatnya larutan sulfida

besifat basa sebagaimana ditunjukkan oleh persamaan reaksi :

S2-

(aq) + H2O(l) → HS-

(aq) + OH-

(aq)

6

Hidrolisis lebih lanjut akan menghasilakan gas H2S yang berbau busuk

menyengat :

HS-

(aq) + H2O(l) → H2S(s ) + OH-

(aq)

Sulfida dimanfaatkan antara lain untuk bahan kosmetik, misalnya

diantimoni trisulfida (SbS3) (Sugiyarto, 2004 : 223).

3. Oksida Belerang

Sejumlah oksida belerang telah dilaporkan, tetapi yang menonjol hanya

belerang dioksida, SO2, dan belerang trioksida, SO3, masing-masing dengan titik

didih -10oC dan -44,8oC. Belerang dioksida mempunyai struktur bengkok V

dengan sudut O-S-O, 119o dan panjang sudut ikatan S-O, 1,42 Ǻ, sedangkan

belerang trioksida mempunyai bentuk segitiga sama sisi dengan sudut ikatan O-SO,

120o dan panjang ikatan S-O, 142 Ǻ pada fase gas. Panjang ikatan tersebut jauh

lebih pendek daripada panjang ikatan tunggal S-O (1,63 Ǻ) dan sangat dekat

dengan panjang ikatan rangkap dua S=O (1,40 Ǻ).

SO3 jauh lebih kuat dan lebih keras. Berbeda dari belerang dioksida,

belerang trioksida bersifat asam kuat dan larut dalam air (mudah larut dalam air)

membentuk asam sulfat (Sugiyarto, 2004 : 224).

4. Asam Sulfat

Asam sulfat mempunyai rumus kimia H2SO4, merupakan asam mineral

(anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam air pada semua perbandingan. Asam

sulfat mempunyai banyak kegunaan, termasuk dalam kebanyakan reaksi kimia.

Kegunaan utama termasuk pemrosesan bijih mineral, sintesis kimia, pemrosesan

air limbah dan pengilangan minyak. Reaksi hidrasi (pelarutan dalam air) dari

asam sulfat adalah reaksi eksoterm yang kuat. Jika air ditambah kepada asam

sulfat pekat, terjadi pendidihan. Reaksi tersebut membentuk ion hidronium:

H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4

-

Gambar Struktur Asam Sulfat

Asam sulfat dapat bereaksi menurut lima cara yang berbeda, yaitu ;

7

· Asam sulfat sebagai suatu asam.

· Asam sulfat pekat mempunyai kemampuan melenyapkan komponen air

dari struktur formula suatu senyawa atau bertindak sebagai pengering terhadap

air.

· Asam sulfat juga bertindak sebagai pengoksidasi, contoh asam sulfat pekat

panas beraksi dengan logam tembaga menghasilkan ion tembaga(II) dan asam

sulfat tereduksi menjadi belerang dioksida dan air menurut persamaan reaksi

berikut:

Cu(s) → Cu2+

(aq) + 2e

2 H2SO4(l) + 2e→ SO2(g) + 2 H2O(l) +SO4

2-

(aq)

· Asam sulfat sebagai agen sulfonasi, yaitu mempunyai kemampuan untuk

menggantikan satu atom hidrogen dalam suatu senyawa organik dengan gugus

asam sulfonik, –SO3H, seperti contoh berikut ini:

H2SO4(l) + CH3C6H5(l) → CH3C6H4SO3H(s) + H2O(l)

· Asam sulfat sebagai suatu basa, yaitu mereaksikannya dengan asam

fluorosulfonat karena asam sulfat adalah asam yang kuat, oleh karena itu

hanya asam yang sangat lebih kuat saja seperti fluorosulfonat yang mampu

memaksa asam sulfat bertindak sebagai basa menurut persamaan reaksi:

H2SO4(l) + HSO3F(l) → H3SO4 + (H2SO4) + SO3F(H2SO4)

Pembuatan Asam Sulfat

Skema pembuatan asam sulfat menurut proses kontak melalui proses tiga tahap:

· Tahap 1 – Menghasilkan Belerang Dioksida Sulfur (produk sampingan

dari penyulingan minyak bumi) dicairkan dan dimurnikan, lalu dibakar dengan

oksigen untuk menghasilkan SO2 menurut persamaan reaksi berikut:

S + O2→SO2 ΔH = -300 kJ mol-1

· Tahap 2 – Perubahan menjadi sulfur trioksida SO2 kemudian direaksikan

dengan oksigen, menggunakan V2O5 sebagai katalis, untuk menghasilkan SO3.

Reaksi :

SO2 + ½ O2 → SO3 ΔH = -100 kJ mol-1

8

· Tahap 3 - Penyerapan SO3 untuk membentuk asam sulfat. Akhirnya SO3

dilarutkan ke air, untuk menghasilkan H2SO4.

Reaksi :

SO3 + H2O →H2SO4 ΔH = -200 kJ mol-1

5. Garam Oksi Belerang

· Sulfat

Garam sulfat umumnya dibuat melelui tiga macam reaksi, yaitu : Pertama antara

basa seperti natrium hidroksida dengan asam sulfat encer menurut persamaan

reaksi:

2 NaOH(aq) + H2SO4(aq) → Na2SO4(aq) + 2 H2O(l)

Kedua, reaksi antara logam elektropositif seperti zink dengan asam sulfat

encer menurut persamaan reaksi:

Zn(s) + H2SO4(aq) →ZnSO4(aq) + H2(g)

Ketiga, reaksi antara garam karbonat misalnya tembaga (II) karbonat

dengan asam sulfat encer menurut persamaan reaksi:

CuCO3(s) + H2SO4(aq) → CuSO4(aq) + H2O(l) + CO2(g)

· Hidrogen sulfat

Hidrogen sulfat dapat dipreparasi dengan mereaksikan secara stoikiometri natrium

hidroksida dengan asam sulfat dan kemudian menguapkan larutannya:

NaOH(aq) + H2SO4(aq) → NaHSO4(aq) + H2O(l)

· Sulfit

Sulfit dapat dipreparasi dengan mengalirkan gas belerang dioksida ke

dalam larutan natrium hdroksida menurut persamaan reaksi:

2 NaOH(aq) + SO2(g) → Na2SO3(aq) + H2O(l)

Ion sulfit merupakan agen reduktor, mengalami oksidasi menjadi ion sulfat

menurut persamaan setengah reaksi:

SO3

2-

(aq) + 3 H2O(l) → SO4

2-

(aq) + 2 H3O+

(aq) + 2e

· Tiosulfat

Ion tiosulfat mirip ion sulfat kecuali bahwa salah satu atom oksigen

diganti dengan atom belerang. Ion tiosulfat tidak stabil oleh pemanasan,

9

mengalami disproporsionasi menjadi tiga spesies dengan tingkat oksidasi belerang

yang berbeda-beda yaitu sulfat, sulfida, dan belerang menurut persamaan reaksi:

4 Na2S2O3(s) → 3 Na2SO4(s) + Na2S(s) + 4 S(s)

Tiosulfat bereaksi dengan asam membentuk endapan kuning belerang dan

gas belerang dioksida menurut persamaan reaksi:

S2O3

2-

(aq) + H3O+

(aq) → H2S2O3(aq) + 2 H2O(l)

H2S2O3(aq) → H2O(l) + S(s) + SO2(g)

· Peroksodisulfat

Walaupun ion sulfat mengandung belerang dengan tingkat oksidasi

tertinggi, +6, namun masih dapat dioksidasi lagi secara elektrofilik menjadi

peroksodisulfat dengan menggunakan elektrode halus platina, larutan asam, dan

rapatan arus yang tinggi.

6. Halida Belerang

Senyawa penting halida belerang (belerang-halogen) adalah belerangfluorin,

dan belerang-klorin. Belerang-fluorin membentuk dua senyawa penting

yaitu belerang heksaflourida, SF6, dan belerang tetraflourida, SF4.

Belerang heksaflourida berupa gas tak berwarna, tak berbau, tidak reaktif,

berdaya racun rendah serta stabil. Gas ini dapat dibuat secara sederhana dengan

membakar lelehan belerang dalam gas flourin, menurut persamaan reaksi:

S(l) + 3 F2(g) → SF6(g)

Sedangkan belerang tetraflourida, SF4, berupa gas yang sangat reaktif,

terurai oleh udara lembab (air) menjadi belerang dioksida dan hidrogen flourida

menurut persamaan reaksi :

SF4(g) + 2 H2O(l) → SO2(g) + 4 HF(g)

Berbeda dari senyawa belerang-flourin, belerang-klorin hanya terbentuk

dengan tingkat oksidasi rendah. Belerang diklorin berupa cairan merah dan

digunakan untuk membuat berbagai senyawa yang mengandung belerang

termasuk gas beracun mustard, S(CH2CH2Cl)2,sebagaimana diramalkan oleh teori

VSEPR, molekul SCl2, mengadopsi bentuk V.

PENUTUP

Belerang merupakan unsur yang termasuk di dalam golongan oksigen atau

golongan VI A dalam sistem table periodik unsur, yang terdiri dari unsur oksigen,

sulfur atau belerang, dan selenium yang termasuk ke dalam non logam, telurium

semilogam dan polonium sebagai logam dalam golongan ini.

1) Belerang ditemukan di alam sebagai unsur bebas, sulfat, maupun sebagai

bijih sulfida.

2) Beberapa persenyawaan unsur belerang :

· Hidrogen Sulfida

· Sulfida

· Oksida Belerang

· Asam Sulfat

· Garam Oksi Belerang

· Halida Belerang