BELERANG (Makalah Kimia Anorganik)
Oleh Nama
: Verdi Virgiawan
NPM
: 1317011073
JURUSAN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS LAMPUNG
2016 1
Daftar Isi
Halaman 1. Pendahuluan A. Latar Belakang B. Tujuan Makalah 2. Tinjauan Pustaka A. Pengertian Belerang B. Sifat Fisik dan Sifat Kimia Belerang C. Proses Pembuatan Belerang D. Proses Pembuatan Asam Sulfat E. Keberadaan Belerang di Alam F. Manfaat Belerang 3. Kesimpulan 4. Daftar Pustaka
I.
3 4 5 6 7 8 9 10 12 13
PENDAHULUAN
2
A. Latar Belakang Dalam praktikum kimia anorganik ini, kita telah melakukan percobaan kimia tentang belerang. Belerang atau sulfur
merupakan
unsur kimia dalam tabel periodik unsur yang memliki lambang S dengan nomor atom 16. Belerang dalam bentuk aslinya adalah sebuah zat padat kristal berwarna kuning. Di alam belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral-mineral sulfida atau sulfit. Belerang banyak terdapat bebas di alam seperti di daerah pegunungan khususnya gunung-gunung berapi. Selain terdapat sebagai unsur bebas, belerang atau sulfur juga dapat ditemukan dalam bentuk senyawa logam dalam bijih belerang. Belerang dapat dimanfaatkan untuk membuat asam sulfat yang dalam ilmu kimia dapat digunakan sebagai katalis. 60% dari total seluruh dunia, asam sulfat dalam (metode basah) produksi asam fosfat dan trinatrium sulfat untuk deterjen. Pada industri, khususnya dalam industri ban, belerang dapat digunakan sebagai vulkanisir karet yang bertujuan agar ban bertambah ketegangan dan kelenturannya. Mengingat dalam praktikum percobaan belerang kemarin, ada beberapa dari kami yang mendapatkan nilai di bawah standar dalam pretest. Sehingga untuk menutupi ketertinggalan kami, maka dibuatlah makalah mengenai belerang ini. Kami mengharapkan kemurahan hati dari asisten yang membimbing dalam percobaan kami untuk segenap hati menerima dan mengindahkan makalah yang di buat dengan sebenarbenarnya ini. Mungkin saja ada kesamaan dalam kata atau kalimat dalam makalah yang telah kami buat, melainkan itu hanyalah ketidaksengajaan belaka. 3
B. Tujuan Makalah Adapun tujuan dari pembuatan makalah tentang belerang ini adalah sebagai berikut: a. Mempelajari beberapa masalah mengenai belerang b. Mengetahui cara pembuatan dan manfaat belerang c. Memenuhi kewajiban yang diberikan asisten praktikum untuk membuat makalah mengenai belerang
II.
TINJAUAN PUSTAKA
A. Pengertian Belerang Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak 4
berbau dan multivalent. Belerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfide dan sulfate. Ia adalah unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan dalam dua asam amino. Penggunaan komersilnya terutama dalam fertilizer namun juga dalam bubuk mesiu, korek api, insektisida dan fungisida. 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. Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Belerang merupakan unsur non-logam yang tidak berasa. Belerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfida dan sulfat. Belerang adalah unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan dalam 2 asam amino. Belerang adalah unsur kimia bukan logam yang muncul dalam berbagai bentuk dan senyawa. Hal ini digunakan secara luas di banyak industri, seperti ion,
seperti sulfida dan sulfat. Selain memiliki aplikasi industri, belerang juga
merupakan bagian penting dari semua organisme hidup, dan juga digunakan sebagai sumber makanan oleh beberapa bakteri, seperti yang ditemukan di sekitar ventilasi hidrotermal. Dalam bentuk murni, belerang memiliki sejumlah alotrop. Unsur alotropik adalah unsur yang dapat memiliki sejumlah struktur murni; karbon adalah unsur alotropik terkenal, muncul dalam bentuk berlian dan batu bara. Sebagian besar alotrop belerang adalah kristal dalam struktur, meskipun salah satu lainnya terbuat dari plastik secara alami. Yang paling terkenal muncul, dalam bentuk kristal berbau kuning yang juga agak rapuh. Banyak orang yang terkejut mengetahui bahwa belerang tidak berbau; aroma telur busuk yang terkait dengan unsur ini sebenarnya hidrogen sulfida, senyawa belerang yang berbahaya. 5
Unsur yang sangat reaktif digunakan dalam sejumlah aplikasi termasuk pembuatan obat mesiu, insektisida, dan resep. Hal ini juga bagian dari proses vulkanisasi karet, dan itu adalah dasar untuk senyawa yang digunakan seperti asam sulfat. Di alam, belerang dapat ditemukan dalam senyawa seperti galena dan cinnabar, dan juga mungkin muncul dalam deposit murni, terutama di sekitar gunung berapi dan mata air mineral.
B. Sifat Fisik dan Sifat Kimia Belerang a. Sifat Fisik Belerang Nama, Lambang, Nomor atom : sulfur, S, 16 Deret kimia : non-metals Golongan, Periode, Blok : 16, 3, p Penampilan : Kuning lemon Massa atom : 32.065(5) g/mol Konfigurasi elektron : [Ne] 3s2 3p4 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 Titik lebur : 388.36K Titik didih : 717.8K Titik kritis : 1314 K, 20.7 MPa Struktur kristal : Orthorhombic Bilangan oksidasi : −1, ±2, 4, 6 Elektronegativitas : 2.58 (skala Pauling) Energi ionisasi : ke-1: 999.6 kJ/mol ; ke-2: 2252 kJ/mol ; ke-3: 3357 kJ/mol Jari-jari atom : 100 pm b. Sifat kimia belerang Belerang merupakan unsur khalkogen. Keelektronegativannya lebih rendah dari keelektronegativan oksigen, senyawa ini menunjukkan derajat ion yang lebih rendah dan kenaikan derajat kekovalenan ikatan dan akibatnya derajat ikatan hydrogennya menjadi lebih kecil. Unsur belerang mempunyai banyak alotrop seperti S2, S3, S6, S7, S8, S9, S10, S11, S12, S18, dan S… yang menecerminkan kemampuan katenasi atom belerang. Elektronegativitas atom belerang = 2.58 (skala pauling) dan jari-jari atomnya = 100 pm.
C. Proses Pembuatan Belerang 6
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. Proses untuk mengekstraksi belerang dijelaskan sebagai berikut: a. Proses Frasch. Cadangan bawah tanah belerang biasanya terdapat pada kedalaman antara 150-750 m dan tebalnya kira-kira 30 m. Pipa berdiameter 20 cm dimasukkan hingga ke dasar endapan belerang. Pipa lain yang lebih kecil, berdiameter 10 cm dan lebih pendek dimasukkan dalam pipa pertama. Pipa terakhir, bediameter 2,5 cm dimasukkan ke dalam pipa kedua. Pipa terakhir mempunyai panjang setengah dari pipa pertama (lihat gambar di bawah ini).Mula-mula air bersuhu 165oC dialirkan ke bawah melalui pipa pertama. Air panas ini akan melelehkan belerang di sekitarnya dan mendorong cairan belerang naik melalui pipa. Air bertekanan tinggi dipompa melalui pipa yang paling kecil, menghasilkan buih bermassa jenis kecil yang akan naik ke permukaan tanah melewati pipa berukuran sedang. Buih ini mengandung belerang, udara, dan air. Di permukaan tanah, campuran ini didinginkan dan menghasilkan kristal belerang berwarna kuning dari cairannya yang berwarna ungu. Kristal belerang dihancurkan dengan dinamit menjadi pecahan yang berukuran lebih kecil sehingga mudah diangkut ke tempat lain. b. Proses Claus. Pada proses Claus, mula-mula gas alam dialirkan dalam etanol amin, HOCH2CH2NH2 dan terjadi reaksi: HOCH2CH2NH2(l) + H2S(g) ⇆HOCH2CH2NH3+ + HSSetelah dipisahkan, campuran kemudian dipanaskan
sehingga H2S
dilepaskan sebagai gas. Gas ini kemudian dicampur dengan gas oksigen
7
untuk membakar sepertiga H2S menjadi gas SO2 dan air. Gas SO2 bereaksi dengan H2S sisa membentuk belerang dan air. 2H2S + 3O2→ 2SO2 + 2H2O4H2S + 2SO2 → 6S + 4H2O
D. Proses Pembuatan Asam Sulfat Kegunaan utama belerang adalah untuk membuat asam sulfat (H 2SO4). Proses pembuatan asam sulfat akan dilakukan dengan dua cara, yaitu proses kamar timbal / bilik timbal dan proses kontak. Proses kamar timbal / bilik timbal saat ini sudah mulai ditinggalkan karena secara ekonomis hasilnya kurang menguntungkan, sebab hanya dihasilkan H2SO4 berkadar maksimum 77%. Sementara itu pada proses kontak, dapat diperoleh H2SO4 dengan kadar 98-99%. Perbedaan utama dari kedua proses tersebut adalah pada penggunaan katalisator, dimana pada proses kamar timbal digunakan uap nitrosa (NO dan NO 2), sedangkan pada proses kontak digunakan katalisator vanadium (V )oksida, V2O5. Tiga langkah utama dalam proses kontak, yaitu: a. Pembakaran belerang menajdi belerang dioksida. S(s) + O2(g) → SO2(g) b. Gas SO2 juga dapat diperoleh dari proses pengolahan tembaga. Oksidasi SO2 menjadi SO3. 2SO2(g) + O2(g) ↔ 2SO3(g) ∆H = -196,6 kJ/mol c. Reaksi SO3 dengan air menjadi H2SO4. SO3(g) + H2O(l) → H2SO4(aq) Proses yang paling menentukan adalah proses yang kedua karena reaksi tersebut menyangkut kesetimbangan yang perlu penanganan khusus agar hasilnya optimum dan tidak terurai kembali. Untuk meningkatkan produksi, laju pembentukan gas SO3 merupakan hal yang penting. Oleh karena itu, perlu ditinjau asas Le Chatelier dari reaksi kesetimbangan tersebut. Reaksi (2) merupakan reaksi eksoterm yang menyangkut perubahan 2 mol gas SO 2 dengan 1 mol gas O2 menjadi 3 mol SO3 sehingga hasilnya akan maksimum jika:
E. Keberadaan Belerang di Alam Penambangan belerang di kawasan Gunung berapi Ijen, dipenuhi gas beracun. Belerang terdapat di alam dalam keadaan bebas sebagai kristal S8 atau 8
amorf. Sumber belerang terdapat pada kawah gunung berapi. Selain itu, belerang bebas juga terdapat sebagai deposit belerang di dalam perut bumi. Senyawa belerang tersebar di alam sebagai gas H2S; batuan-batuan sulfat, misalnya batuan gipsum (CaSO4); dan mineral sulfida, misalnya pirit (FeS2), kalkopirit (CuFeS2), dan galena (PbS).
F. Manfaat Belerang Sebenarnya ada banyak manfaat belerang dalam kehidupan kita sehari-hari yang tidak pernah kita sadari, beberapa diantaranya adalah sebagai berikut : a. Komponen Produksi Pupuk Belerang yang ditemukan secara langsung dari sumber alam memang tidak dapat digunakan secara langsung. Belerang harus dirubah dalam bentuk asam sulfat dengan metode proses pembakaran khusus. Setelah itu asam sulfat bisa menjadi campuran pembuatan beberapa jenis pupuk pertanian seperti ammonium sulfat dan fosfat. Hal ini seperti manfaat batubara sebagai barang tambang yang digunakan dalam industri pupuk. b. Campuran Bahan Pewarna Belerang memiliki warna asli kuning cerah dan bau yang sangat menyengat. Belerang ini bisa diolah menjadi asam asam sulfat yang bisa menjadi komponen bubuk utama dalam zat pewarna. Beberapa jenis pewarna yang memakai asam sulfat adalah pewarna untuk produk tekstil, pewarna kimia untuk plastik dan semua benda kimia lain yang dipakai untuk industri seperti serat dan kertas. c. Belerang untuk Produksi Asam Sulfat Produksi asam sulfat biasanya mempergunakan manfaat oksigen, untuk proses pemberian lapisan pada tambang belerang. Hal ini akan membuat belerang bisa diolah menjadi bahan khusus yang bisa dimanfaatkan untuk komponen bahan kimia pada beberapa industri seperti tekstil, produk kimia dan bahan peledak. d. Bahan Pembuatan Korek Api Bubuk belerang yang mengandung asam sulfat ternyata menjadi bahan pokok dalam pembuatan korek api. Proses ini akan membuat lapisan bubuk 9
belerang memiliki warna yang lebih gelap dan mengkilap serta bisa memicu panas
tinggi
yang
menyebabkan
munculnya
api. Kemudian,
manfaat hutan yang menghasilkan kayu pinus, digunakan sebagai batang korek apinya. e. Produksi Kembang Api Kembang api pada dasarnya dibuat dengan struktur bahan seperti bahan peledak atau mesiu. Belerang menjadi komponen utama yang telah dirubah menjadi bubuk peledak. Prinsip produksi bahan ini sama seperti pembuatan korek api dan telah dimodifikasi menjadi beberapa bentuk agar menimbulkan bunyi dan nyala percikan api yang cepat padam. Sifat dari bahan bubuk belerang ini sangat mudah terbakar dan meledak. f. Pembuatan Natrium Tiosulfat Manfaat belerang juga menjadi bahan utama dalam pembuatan natrium tiosulfat. Produksi bahan ini digunakan untuk beberapa industri seperti industri pupuk pertanian, bahan kimia dan produk tekstil. Belerang yang masih murni akan diolah dengan proses penambahan beberapa senyawa natrium sehingga menghasilkan turunan berupa natrium tiosulfat. g. Belerang dalam Proses Industri Karet Proses pengolahan karet murni membutuhkan belerang untuk membentuk karet agar mudah dibentuk. Pembakaran yang dihasilkan dari belerang mampu membuat panas yang cukup tinggi sehingga karet hitam yang diproduksi bisa menjadi lebih elastis dan mudah dibentuk. Proses ini bahkan sudah dilakukan dengan bahan belerang murni tanpa pengolahan. h. Bahan Utama Disinfektan Manfaat belerang digunakan sebagai bahan utama dalam pembuatan produk disinfektan, yang telah diolah dengan penambahan senyawa natrium dan asam sehingga bisa menjadi pupuk cair.
III. KESIMPULAN
10
Dari materi tinjauan pustaka tersebut, dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya adalah sebagai berikut: 1. Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah non-metal yang tak berasa, tak berbau dan multivalent. Belerang, dalam bentuk aslinya, adalah sebuah zat padat kristalin kuning. 2. Belerang memegang banyak peranan penting dalam kehidupan yakni komponen produksi pupuk, campuran bahan pewarna, belerang untuk produksi asam sulfat, bahan pembuatan korek api, produksi kembang api, pembuatan natrium tiosulfat, belerang dalam proses industri karet, bahan utama disinfektan 3. Proses pembuatan asam sulfat akan dilakukan dengan dua cara, yaitu proses kamar timbal / bilik timbal dan proses kontak 4. Pengambilan belerang dari deposit belerang dalam perut bumi dilakukan dengan proses Frasch, yaitu dengan memompakan air super panas bertekanan tinggi (pada kondisi tekanan tinggi ini, air dibuat bersuhu sekitar 147 oC) sehingga belerang meleleh (titik leleh belerang 120oC)
DAFTAR PUSTAKA
11
Ahmad, Hiskia. 2001. Kimia Unsur dan Radiokimia. PT. Citra Aditya Bakti. Bandung. Anshory, Irfan. 2005. Kimia SMU. Erlangga. Jakarta. Gulo, Fakhili. 2006. Kimia Anorganik I. FKIP P.Kimia UNSRI. Palembang. Gulo, Fakhili. 2010. Petunjuk Praktikum Kimia Anorganik I. Laboratorium PSB UNSRI. Palembang. Hadeli, 2004. Petunjuk PraktikumKimia Anorganik I. Universitas Sriwijaya. Palembang. Handoyo, Kristian Sugiyarto. 2001. Dasar-Dasar Kimia Anorganik Nonlogam. FMIPA Jurusan Kimia UNY. Yogyakarta. Sudarmo,Unggul. 2006. Kimia SMA. Erlangga. Jakarta.
12
