Belerang

BELERANG

A.      Sejarah

Menurut Genesis, belerang sudah lama dikenal oleh nenek moyang sebagai batu belerang.

Sulfur (Sanskrit, sulvere; latinsulpur) dikenali semenjak zaman purbakala, dan pernah dirujuk dalam kitab InjilPentateuch (Kejadian). Perkataan ini hampir-hampir pastinya daripada Bahasa Arabsufra yang bermaksud warna kuning, daripada warna terang dalam bentuk semula jadinya.

Terjemahan Kitab Injil ke dalam Bahasa Melayu biasanya merujuk sulfur sebagai "belerang", menimbulkan penggunaan frasa khutbah 'Api dan belerang', yaitu pendengar sering diingatkan tentang takdir kebinasaan abadi yang menanti mereka-mereka yang tidak percaya dan tidak bertaubat. Dalam bab itu juga ada mengatakan dengan tersiratnya bahawa neraka "berbau seperti belerang", walaupun belerang sebenarnya tidak berbau. "Bau belerang atau sulfur" biasanya merujuk kepada bau hidrogensulfida, iaitu daripada telur busuk. Sulfur terbakar menghasilkan sulfurdioksida, iaitu bau yang dikaitkan dengan mancis bernyala.

Homer pernah menyebut tentang "sulfur pengelak perosak" (pest-averting sulfur) pada abad kelapan SM. Pada 424 SM, kaum Boeotia merosakkan dinding-dinding sebuah kota menggunakan pembakaran satu campuran arang batu, sulfur, dan tar di bawah dinding-dinding tersebut. Pada sekitar abad ke-12, orang cina mencipta serbuk senapang, yang merupakan satu campuran kalium nitrat (KNO₃), karbon, dan sulfur. Ahli-ahli alkimia awal memberi sulfur simbol kimia yang merupakan segitiga di atas salib. Pada lewat 1770-an, Antoine Lavoisier membantu meyakinkan golongan sains bahawa sulfur merupakan sejenis unsur dan bukannya satu sebatian. Dalam 1867, sulfur ditemui di dalam mendapan-mendapan bawah tanah di Louisiana dan Texas. Lapisan hampar atas bumi pada kawasan tersebut merupakan pasir jerlus, lalu menghalang penggunaan pengendalian-pengendalian perlombongan biasa. Oleh itu proses Frasch telah digunakan.

B.       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.

C.      Karakteristik

Simbol                             : S

Radius Atom                   : 1.27 Å

Radius Kovalensi            : 1.02 Å

Struktur Kristal               : Orthorombic

Konduktivitas Listrik      : 5 x 10⁶ ohm^-1cm^-1

Konfigurasi Elektron       : [Ne]3s²2p⁴

Formasi Entalpi               : 1.73 kJ/mol

Konduktivitas Panas       : 0.269 Wm^-1K^-1

Bilangan Oksidasi           : 2,4,6

Kapasitas Panas               : 0.71 Jg^-1K^-1

Entalpi Penguapan          : 10 kJ/mol

·      Belerang ditemukan sebagai unsur bebas, yaitu sebagai sulfida (FeS, PbS, ZnS) dan sebagai sulfat (CaSO₄.2H₂O dan MgSO₄.7H₂O)

·      Terdapat dalam 2 bentuk alotrop yaitu belerang ronbik (~ belerang α ) dan belerang monoklin (~ belerang β )

                    α                95,6˚C               β

·      Unsur belerang berupa campuran satuan S8, S6, S4 dan S2

D.      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.

Pembuatan Belerang dari Asam Sulfat

Asam sulfat merupakan bahan kimia yang banyak digunakan sebagai bahan baku dan bahan penolong dalam berbagai industri, sehingga perkembangan pemakaiannya dapat merupakan indikator bagi perkembangan perindustrian di suatu negara.

Bahan baku utama pembuatan asam sulfat adalah sulfur atau belerang, yang berwarna kuning. Biasanya ditambang dari pegunungan, seperti di tangkuban perahu, dieng, atau bromo (ini lokasi - lokasi yang orang awam biasanya tahu. masih banyak lainnya).

Saat ini belerang termurah dihasilkan dari China dan India. Sebagian dari sulfur ini berupa sulfur alam (56%), dari senyawa – senyawa sulfur seperti pyrite atau batuan sulfida / sulfat lainnya (19%), dan dari gas buangan industri minyak bumi / batu bara (H₂S, SO₂) (25%). 70 – 85% dari produksi sulfur tersebut digunakan untuk pembuatan asam sulfat. Dalam pengambilan sulfur, terdapat beberapa proses yang lazim digunakan, yakni :

1.      Proses Frasch

Diagram skema proses frasch

Dasar pengambilan sulfur menurut proses ini adalah pencairan sulfur di bawah tanah / laut dengan air panas, lalu mamompanya ke atas permukaan bumi. Untuk maksud itu digunakan 3 pipa konsentris 6”, 3”, dan 1”. Air panas (325^oC) dipompakan ke dalam batuan S melalui bagian pipa 6”, sehingga S akan meleleh (235^oF). Lelehan S yang lebih berat dari air akan masuk ke bagian bawah antara pipa 3” dan 1”, dan dengan tekanan udara yang dipompakan melalui pipa 1”, air yang bercampur dengan S akan naik ke atas sebagai “crude S”, untuk kemudian diolah menjadi “crude bright” atau “refined S”.

2.      Pengambilan S dari batuan sulfida / sulfat

S dapat pula diambil dari batuan sulfida atau sulfat, seperti pyrite FeS₂, chalcopyrite CuFeS₂, covelita CuS, galena PbS, Zn blende ZnS, gips CaSO₄, barire BaSO₄, anglesite PbSO₄, dan lain – lain.

3.      Pengambilan Sulfur Alamiah dari deposit gunung berapi (Indonesia)

Deposit S di gunung berapi dapat berupa batuan, lumpur sedimen atau lumpur sublimasi, kadarnya tidak begitu tinggi (30 – 60 %) dan jumlahnya tidak begitu banyak (600 – 1000 juta ton, total) Di gunung Talaga Bodas di dapat dalam bentuk lumpur dengan kadar S (30 – 70 %) dan jumlah deposit 300 juta ton.

Tempat – tempat lainnya adalah : kawah Ijen, Gunung Welirang, Gunung Dieng dan Gunung Tangkuban Perahu. Untuk pemanfaatan sumber alam ini diperlukan peningkatan kadar S terlebih dahulu, antara lain dengan cara flotasi dan benefication.

Dalam flotasi dilakukan penambahan air dan ‘frother’ sehingga S akan terapung dan dapat dipisahkan. Sedangkan dalam ‘benefication proses’ S setelah ditambahkan air dan reagen – reagen dipanaskan dalam autoclave selama ½ - ¾ jam pada 3 atm, setiap partikel – partikel kecil S terkumpul, kemudian dilakukan pencucian dengan air untuk menghilangkan tanah, lalu dipanaskan kembali dalam autoclave sehingga S terpisah sebagai lapisan S dengan kadar 80 – 90 %.

4.      Pengambilan S dari gas buang

S diperoleh dari flue gas asal pembakaran batu bara atau penyilangan minyak bumi, yang tidak boleh dibuang ke udara karena dapat menimbulkan pencemaran. Gas – gas tersebut terlebih dahulu di absorpsi dengan menggunakan etanolamin dan sebagainya, kemudian dipanaskan kembali untuk mendapatkan gasnya kembali untuk diproses lebih lanjut.

Reaksi utama yang digunakan (proses claus)

i.      2 H₂S_(g) + 3 O_2(g) → 2 SO_2(g) + 2H₂O_(l)                   ΔHo = - 247,89 KJ

ii.    4 H₂S_(g) + 2SO_2(g) → S_6(g) + 4H₂O_(l)                                ΔHo = - 42,24 KJ

E.       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.

§      Nomor atom                : 16

§      Massa atom                 : 32,064

§      Massa jenis                  : 2,07 g/cm³

§      Konfigurasi elektron   : 3s² 3p⁴

§      Jari-jari atom               : 0,103 nm

§      Keelektronegatifan     : 2,5

§      Titik beku                    : 119˚C

§      Titik didih                   : 444,6˚C

§      Kerapatan                    : 2,06

§      Potensial elekroda       : -0,48

§      Potensial Ionisasi        : 10.36 V

§      Volume Atom             : 15.5 cm³/mol

§      Warna dalam senyawa : kuning

F.       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.

G.      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

1.    Hidrogen sulfide

a.      Kejadian dan pembuatan

Hydrogen sulfide terdapat dalam kuantitas yang besar dalam gas alam. Dalam labolatorium, hydrogen sulfide biasa disediakan dengan cara mereaksikan besi (II) sulfide dengan asam klorida encer.

b.   Sifat-sifat hydrogen sulfide

·         Sifat fisika

Hydrogen sulfide merupakan gas yang tidak berwarna, baunya tajam. Bila konsentrasi di udara hingga 10 ppm menyebabkan kematian.

·    Sifat kimia

Sebagai asam

Merupakan asam lemah. Bila terdpat ion-ion hidroksil akan terbentuk hydrogen sulfide dan sulfide.

Sebagai pereduksi

Hydrogen sulfide terbakar di udara dan menghasilkan belerang, namun belerang akan terbakar dan terbentuk belerang dioksida.

2.  Sulfide

Sulfide logam kurang bersifat ion daripada oksidanya. Hidrolisis sulfide bersifat parsial pada kedaan dingin, namun pada pendidihan menjadi sempurna karena gas hydrogen sulfide yang terbentuk cepat menguap. Sebagian besar sulfide-sulfida logam bersifat kovalen, dan tidak larut dalam air.

3.  Belerang oksida

a.  Belerang dioksida

·    Pembuatan

Belerang dioksida ketika ada belerang yang terbentuk diudara. Dalam labolatorium, dihasilkan melalui reaksi suatu sulfit dengan asam sulfat encer, atau hydrogen sulfit dengan asam kuat encer.

·    Sifat fisika

Merupakan gas yang tidak berwarna, baunya menusuk. Titik didihnya -10^oC dan mencair pada suhu 20^oC dengan tekanan 3 atm.

·    Sifat kimia

Bila dilarutkan dalam air, sebagian kecil dari yang larut bereaksi membentuk asam sulfit. Belerang dioksida yang berada diudara merupakan sumber hujan asam.

b.  Belerang trioksida

·    Pembuatan

Dibuat dengan melewatkan campuran belerang dioksida dan oksigen melalui katalisator platina pada suhu +400^oC, kemudian dikondensasikan sebagai padatan putih.

·    Sifat fisika

Belerang trioksida beberapa berbentuk polimetrik.

·    Sifat kimia

Merupakan oksida asam yang kuat. Berubah menjadi asap ketika udara lembab, dan bereaksi secara keras dengan air membentuk asam sulfat.

4.  Asam sulfat

a.  Pembuatan

Pembentukan asam sulfat melibatkan konversi belerang dioksida menjadi belerang trioksida, kemudian dilarutkan ke dalam air agar terbentuk asam sulfat.

Ada 2 macam proses untuk membuat Asam Sulfat :

1.    Pembuatan H₂SO₄ dengan proses timbal

Proses tersebut menggunakan ruang reaktor yang dindingnya dilapisi timbal (Pb) oleh sebab itu dinamakan proses kamar timbal / bilik timbal.
Reaksi yang terjadi:

2_S(s) + 2 O_2(g) → 2 SO_2(g)

2 SO_2(g) + 2 NO_2(g) → 2 SO_3(g) + 2 NO_(g)

Gas NO dialirkan ke suatu tempat reaksi ( reactor ) dan dioksidasi kembali menjadi NO₂

2 NO_(g) + O_2(g) → 2NO_2(g)

Gas SO₃ di kamar timbal direaksikan dengan air yang disemprotkan

SO_3(g) + H₂O_(l) → H₂SO_4(l)

Kepekatan H₂SO₄ yang dihasilkan kira-kira 62,5 % dan dipekatkan lagi hingga 77,6 %

2.    Pembuatan H₂SO₄ dengan proses kontak

Pada tahun 1831 seorang ahli kimia berkebangsaan Inggris, Philips telah berhasil mensintesis belerang menjadi H₂SO₄ sebagai katalis digunakan V₂O₅

Reaksi yang terjadi :

S_(s) + O_2(g) → SO_2(g)

2 SO_2(g) + O_2(g) → 2SO_3(g)           ΔH = - 98,3 KJ

Sulfur trioksida diserap ke dalam 97-98% H₂SO₄ menjadi oleum (H₂S₂O₇), juga dikenal sebagai asam sulfat berasap. Oleum kemudian diencerkan ke dalam air menjadi asam sulfat pekat.

H₂SO_{4 (l)} + SO_3(g) → H2S₂O_7(l)

H₂S₂O_{7 (l)} + H₂O _(l) → 2 H₂SO_{4 (l)}

Asam Sulfat yang dihasilkan dari proses tersebut , mempunyai massa jenis 1,84 dan bersifat higroskopis. Apabila H₂SO₄ pekat dicampur dengan air , akan bersifat eksoterm dan bebbahaya. H₂SO₄ 25 % banyak dijual di pasaran dengan nama accu zuur untuk mengisi aki.

Sebenarnya, asam sulfat dapat dibuat dengan cara melarutkan gas SO₃. Namun, perhatikan bahwa pelarutan langsung SO₃ ke dalam air tidaklah praktis karena reaksi sulfur trioksida dengan air yang bersifat eksotermik. Reaksi ini akan membentuk aerosol korosif yang akan sulit dipisahkan.

SO_3(g) + H₂O _(l) → H₂SO_4(l)

Ide penggunaan katalis dalam produksi asam sulfat, atau secara khusus dalam oksidasi belerang dioksida telah dikenali sejak kira-kira tahun 1830. Katalis platina terbuki efektif tetapi sangat mahal sehingga tidak digunakan secara meluas. Setelah setengah abad kemudian, ketika kebutuhan asam sulfat meningkat banyak, ide penggunaan katalis muncul kembali. Setelah masalah keracunan katalis diselesaikan, proses penggunaan katalis platina, yakni proses kontak, menjadi proses utama dalam produksi asam sulfat.

Proses kontak masih digunakan sampai sekarang walaupun katalisnya bukan platina, tetapi campuran termasuk vanadium oksida V₂O₅. Dari proses kontak ini lalu akan terbentuk asam sulfat pekat dgn kadar 98% .

Pada proses kontak digunakan suhu sekitar 500^oC dengan katalisator V₂O₅ ,sebenarnya tekanan besar akan menguntungkan produksi SO₃, tetapi penambahan tekanan ternyata tidak diimbangi penambahan hasil yang memadai. Oleh karena itu, pada proses kontak tidak digunakan tekanan besar melainkan tekanan normal, 1 atm.

·    Sumber-sumber belarang dioksida

Belerang dioksida dari belerang diperoleh dengan cara menebarkan belerang cair ke dalam suatu dapur yang bersuhu sekitar 1000^oC. gas dikeluarkan dan dikeringkan dengan cara melewatkan melalui asam sulfat pekat.

·    Proses kontak

Pembakaran belerang selalu menghasilkan belerang dioksida. Dalam proses kontak, campuran belerang dioksida kering dan udara kering dialirkan melalui katalis vanadium pentaoksida pada suhu +430^oC, campuran gas didinginkan hingga suhu kembali seperti awal dengan cara melewatkan pada sebuah penukar panas. Pengencaran asam sulfat berasap dengan air akan menghasilkan asam sulfat.

b.    Sifat-sifat

·    Sifat fisika

Merupakan zat cair yang kental, membeku pada 10,5^oC dan mendidih pada 270^oC. merupakan senyawa kovalen.

·    Sifat kimia

Sebagai asam

Merupakan asam kuat, asam diprotik, membentuk dua ion yaitu ion hydrogen dan ion sulfat.

H₂SO_{4 (aq)} + H₂O _(l)               H₃O⁺ _(aq) + HSO_{4 (aq)}

Sebagai dehydrator

Asam sulfat yang pekat akan menarik unsure-unsur pembentuk air dari sejumlah senyawaan.

Sebagai agen oksidasi

Bila asam sulfat berada dalam keadaan pekat dan panas, ia akan menjadi oksidator.

S _(s) + 2H₂SO_{4 (aq)}               3SO_{2 (g)} + 2H₂O _(l)

Sebagai agen sulfonasi

Asam sulfat yang pekat digunakan untuk menggantikan suatu atom hydrogen oleh gugus asam sulfonat.

c.  Pemakaian

Biasanya digunakan untuk memproduksi pupuk, superfosfat dan ammonium sulfat.

3.  Sulfit

Diperoleh bila belerang dioksida dilarutkan dalam air. Larutan ini mengandung ion-ion hidronium, ion hydrogen sulfit dan ion sulfit. Asam sulfit merupakan pereduksi.

4.  Sulfat

Beberapa alasan pemakaian sulfat antara lain :

a.  Larut dalam air, menjadikan garam-garam sulfat menjadi suatu sumber yang sangat bermanfaat untuk kation logam.

b.  Ion sulfat bukan pereduksi ataupun pengoksidasi

c.  Ion sulfat merupakan basa konjugasi dari asam kuat sederhana, ion hydrogen sulfat.

d.  Sulfat realtif stabil dalam pemanasan.

Sulfat dapat dibuat dengan cara mereaksikan langsung asam sulfat dengan suatu basa.

5.  Hydrogen sulfat

Hydrogen sulfat dibuat dengan cara mencampur secara kuantitatif stoikiometrik asam sulfat dengan basa yang dipilih. Larutan ini bersifat asam.

H.    Kegunaan

1. Untuk membuat asam sulfat

2. Untuk membuat gas SO₂ yang biasa dipakai untuk mencuci bahan yang terbuat dari wool dan sutera.

3.  Pada industri ban , belerang untuk vulkanisasi karet yang berkaitan agar ban bertambah ketegangannya serta kekuatannya.

4. Belerang juga digunakan pada industri obat-obatan, bahan peledak, dan industri korek api yang menggunakan Sb₂S₃

Belerang adalah komponen serbuk mesin 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 merupakan hasil tambang yang memiliki khasiat dan manfaat antara lain :

1.    Mengobati gigitan binatang berbisa. Boleh juga digunakan belerang yang sudah di buat korek api tumbuk sampai halus dan masukan ke dalam lubang bekas gigitan kemudian panaskan dengan api .

2.    Megobati gatal gatal pada kulit , ambil belerang sebesar ibu jari lalu gerus dan campurkan dengan 3 butir merica dan setengan buah pala setelah halus aduk dengan sesendok makan minyak tanah dan sedikit air oleskan pada bagian tubuh yang diserang gatal.

3.    Menghilangkan panu atau kurap. Setelah belerang di haluskan campurkan dengan minyak goreng dan lalu aduk sampai rata oleskan pada bagian kulit berpanu atau kurap lakukan sesering mungkin.

Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, dan sebenarnya pula, produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut. Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh dunia) asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksi asam fosfat, yang digunakan untuk membuat pupuk fosfat dan juga trinatrium fosfat untuk deterjen. Pada metode ini, batuan fosfat digunakan dan diproses lebih dari 100 juta ton setiap tahunnya.

Bahan-bahan baku yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini merupakan fluorapatit, walaupun komposisinya dapat bervariasi. Bahan baku ini kemudian diberi 93% asam suflat untuk menghasilkan kalsium sulfat, hidrogen fluorida (HF), dan asam fosfat. HF dipisahan sebagai asam fluorida. Proses keseluruhannya dapat ditulis:

Ca₅F(PO₄)₃ + 5 H₂SO₄ + 10 H₂O → 5 CaSO₄•2 H₂O + HF + 3 H₃PO

Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri besi dan baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri otomobil. Asam yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang regenerasi asam bekas (Spent Acid Regeneration (SAR) plant).

Kilang ini membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar minyak, ataupun sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini akan menghasilkan gas sulfur dioksida (SO₂) dan sulfur trioksida (SO₃) yang kemudian digunakan untuk membuat asam sulfat yang "baru".

Ammonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting, umumnya diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses kokas untuk produksi besi dan baja. Mereaksikan amonia yang dihasilkan pada dekomposisi termal batu bara dengan asam sulfat bekas mengijinkan amonia dikristalkan keluar sebagai garam (sering kali berwarna coklat karena kontaminasi besi) dan dijual kepada industri agrokimia.

Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan aluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun pada serat pulp kertas untuk menghasilkan aluminium karboksilat yang membantu mengentalkan serat pulp menjadi permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat juga digunakan untuk membuat aluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat dengan mereaksikan bauksit dengan asam sulfat:

Al₂O₃ + 3 H₂SO₄ → Al₂(SO₄)₃ + 3 H₂O

Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri kimia. Sebagai contoh, asam sulfat merupakan katalis asam yang umumnya digunakan untuk mengubah sikloheksanonoksim menjadi kaprolaktam, yang digunakan untuk membuat nilon. Ia juga digunakan untuk membuat asam klorida dari garam melalui proses Mannheim. Banyak H₂SO₄ digunakan dalam pengilangan minyak bumi, contohnya sebagai katalis untuk reaksi isobutana dengan isobutilena yang menghasilkan isooktana.

Walaupun asam sulfat tidak mudah terbakar, kontak dengan logam dalam kasus tumpahan asam dapat menyebabkan pelepasan gas hidrogen. Penyebaran aerosol asam dan gas sulfur dioksida menambah bahaya kebakaran yang melibatkan asam sulfat.

Asam sulfat dianggap tidak beracun selain bahaya korosifnya. Resiko utama asam sulfat adalah kontak dengan kulit yang menyebabkan luka bakar dan penghirupan aerosol asap. Paparan dengan aerosol asam pada konsentrasi tinggi akan menyebabkan iritasi mata, saluran pernafasan, dan membran mukosa yang parah.

Iritasi akan mereda dengan cepat setelah paparan, walaupun terdapat risiko edema paru apabila kerusakan jaringan lebih parah. Pada konsentrasi rendah, simtom-simtom akibat paparan kronis aerosol asam sulfat yang paling umumnya dilaporkan adalah pengikisan gigi.

Indikasi kerusakan kronis saluran pernafasan masih belum jelas. Di Amerika Serikat, batasan paparan yang diperbolehkan ditetapkan sebagai 1 mg/m³. Terdapat pula laporan bahwa penelanan asam sulfat menyebabkan defisiensi vitamin B12 dengan degenarasi gabungan sub akut.

I.         Daur (siklus belerang)

Sulfur terdapat dalam bentuk sulfat anorganik. Sulfur direduksi oleh bakteri menjadi sulfida dan kadang-kadang terdapat dalam bentuk sulfur dioksida atau hidrogen sulfida. Hidrogen sulfida ini seringkali mematikan mahluk hidup di perairan dan pada umumnya dihasilkan dari penguraian bahan organik yang mati.

Tumbuhan menyerap sulfur dalam bentuk sulfat (SO₄). Perpindahan sulfat terjadi melalui proses rantai makanan, lalu semua mahluk hidup mati dan akan diuraikan komponen organiknya oleh bakteri. Beberapa jenis bakteri terlibat dalam daur sulfur, antara lain Desulfomaculum dan Desulfibrio yang akan mereduksi sulfat menjadi sulfida dalam bentuk hidrogen sulfida (H₂S). Kemudian H₂S digunakan bakteri fotoautotrof anaerob seperti Chromatium dan melepaskan sulfur dan oksigen. Sulfur di oksidasi menjadi sulfat oleh bakteri kemolitotrof seperti Thiobacillus.

Selain proses tadi, manusia juga berperan dalam siklus sulfur. Hasil pembakaran pabrik membawa sulfur ke atmosfer. Ketika hujan terjadi, turunlah hujan asam yang membawa H₂SO₄ kembali ke tanah. Hal ini dapat menyebabkan perusakan batuan juga tanaman.

Dalam daur belerang, mikroorganisme yang bertanggung jawab dalam setiap trasformasi adalah sebagai berikut :

1. H₂S → S → SO₄; bakteri sulfur tak berwarna, hijau dan ungu.

2.  SO₄ → H₂S (reduksi sulfat anaerobik), bakteri desulfovibrio.

3. H₂S → SO₄ (Pengokaidasi sulfide aerobik); bakteri thiobacilli.

4. S organik → SO₄ + H₂S, masing-masing mikroorganisme heterotrofik aerobik dan anaerobik.

J.        Dampak pencemaran oleh belerang oksida (SO_x)

Gas belerang oksida atau sering ditulis dengan SOx terdiri atas gas SO₂ dan gas SO₃ yang keduanya mempunyai sifat berbeda. Gas SO₂ berbau tajam dan tidak mudah terbakar, sedangkan gas SO₃ bersifat sangat reaktif. Gas SO₃ mudah bereaksi dengan uap air yang ada diudara untuk membentuk asam sulfat atau H₂SO₄. Asam sulfat ini sangat reaktif, mudah bereaksi (memakan) benda-benda lain yang mengakibatkan kerusakan, seperti proses perkaratan (korosi) dan proses kimiawi lainnya.

SOx mempunyai ciri bau yang tajam, bersifat korosif (penyebab karat), beracun karena selalu mengikat oksigen untuk mencapai kestabilan phasa gasnya. Sox menimbulkan gangguan sitem pernafasan, jika kadar 400-500 ppm akan sangat berbahaya, 8-12 ppm menimbulkan iritasi mata, 3-5 ppm menimbulkan bau.

Konsentrasi gas SO₂ diudara akan mulai terdeteksi oleh indera manusia (tercium baunya) manakala kensentrasinya berkisar antara 0,3 – 1 ppm. Jadi dalam hal ini yang dominan adalah gas SO₂. Namun demikian gas tersebut akan bertemu dengan oksigen yang ada diudara dan kemudian membentuk gas SO₃ melalui reaksi berikut :

2SO₂ + O₂ (udara)    →    2SO₃

Pemakaian batu bara sebagai bahan bakar pada beberapa kegiatan industri seperti yang terjadi di negara Eropa Barat dan Amerika, menyebabkan kadar gas SOx diudara meningkat. Reaksi antara gas SOx dengan uap air yang terdapat di udara akan membentuk asam sulfat maupun asam sulfit. Apabila asam sulfat dan asam sulfit turun ke bumi bersama-sama dengan jatuhnya hujan, terjadilah apa yang dikenal denagn Acid Rain atau hujan asam . Hujan asam sangat merugikan karena dapat merusak tanaman maupun kesuburan tanah. Pada beberapa negara industri, hujan asam sudah banyak menjadi persoalan yang sangat serius karena sifatnya yang merusak. Hutan yang gundul akibat jatuhnya hujan asam akan mengakibatkan lingkungan semakin parah.

Pencemaran SOx diudara terutama berasal dari pemakaian baru bara yang digunakan pada kegiatan industri, transportasi, dan lain sebagainya. Belerang dalam batu bara berupa mineral besi peritis atau FeS₂ dan dapat pula berbentuk mineral logam sulfida lainnya seperti PbS, HgS, ZnS, CuFeS₂ dan Cu₂S. Dalam proses industri besi dan baja (tanur logam) banyak dihasilkan SOx karena mineral-mineral logam banyak terikat dalam bentuk sulfida. Pada proses peleburan sulfida logam diubah menjadi oksida logam. Proses ini juga sekaligus menghilangkan belerang dari kandungan logam karena belerang merupakan pengotor logam. Pada suhu tinggi sulfida logam mudah dioksida menjadi oksida logam melalui reaksi berikut :

2ZnS + 3O₂      →    2ZnO + 2SO₂

2PbS + 3O₂→2PbO + 2SO₂

Selain tergantung dari pemecahan batu bara yang dipakai sebagai bahan bakar, penyebaran gas SOx, ke lingkungan juga tergnatung drai keadaan meteorologi dan geografi setempat. Kelembaban udara juga mempengaruhi kecepatan perubahan SOx menjadi asam sulfat maupun asam sulfit yang akan berkumpul bersama awan yang akhirnya akan jatuh sebagai hujan asam. Hujan asam inilah yang menyebabkan kerusakan hutan di Eropa (terutama di Jerman) karena banyak industri peleburan besi dan baja yang melibatkan pemakaian batu bara maupun minyak bumi di negeri itu.

Sebagian besar pencemaran udara oleh gas belerang oksida (SOx) berasal dari pembakaran bahan bakar fosil, terutama batu bara. Adanya uap air dalam udara akan mengakibatkan terjadinya reaksi pembentukan asam sulfat maupun asam sulfit. Reaksinya adalah sebagai berikut :

SO₂ + H₂O     →         H₂SO₃

SO₃ + H₂O     →H₂SO₄

Apabila asam sulfat maupun asam sulfit tersebut ikut berkondensasi di udara dan kemudian jatuh bersama-sama air hujan sehingga pencemaran berupa hujan asam tidak dapat dihindari lagi. Hujan asam ini dapat merusak tanaman, terkecuali tanaman hutan. Kerusakan hutan ini akan mengakibatkan terjadinya pengikisan lapisan tanah yang subur.

Walaupun konsentrasi gas SOx yang terdispersi ke lingkungan itu berkadar rendah, namun bila waktu kontak terhadap tanaman cukup lama maka kerusakan tanaman dapat saja terjadi. Konsentrasi sekitar 0,5 ppm sudah dapat merusakan tanaman, terlebih lagi bila konsentrasi SOx di Udara lingkungan dapat dilihat dari timbulnya bintik-bintik pada permukaan daun. Kalau waktu paparan lama, maka daun itu akan gugur. Hal ini akan mengakibatkan produktivitas tanaman menurun.

Udara yang telah tercemar SOx menyebabkan manusia akan mengalami gangguan pada sistem pernapasaannya. Hal ini karena gas SOx yang mudah menjadi asam tersebut menyerang selaput lendir pada hidung, tenggorokan dan saluran napas yang lain sampai ke paru-paru. Serangan gas SOx tersebut menyebabkan iritasi pada bagian tubuh yang terkena.

K.      Lapisan SO₂ dan bahaya bagi kesehatan

SO₂ mempunyai pengaruh yang kuat terhadap kesehatan yang akut dan kronis. dalam bentuk gas, SO₂ dapat mengiritasi sistem pernapasan; pada paparan yang tinggi (waktu singkat) mempengaruhi fungsi paru-paru.

SO₂ merupakan produk sampingan H₂SO₄ yang mempengaruhi sistem pernapasan. Senyawanya, terdiri dari garam ammonium polinuklir atau organosulfat, mempengaruhi kerja alveoli dan sebagai bahan kimia yang larut, mereka melewati membran selaput lendir pada sistem pernapasan pada makhluk hidup.

Aerosol partikulat dibentuk oleh gas ke pembentukan partikel ditemukan bergabung dengan pengaruh kesehatan yang banyak.

Secara global, senyawa-senyawa belerang dalam jumlah cukup besar masuk ke atmosfer melalui aktivitas manusia sekitar 100 juta metric ton belerang setiap tahunnya, terutama sebagai SO₂ dari pembakaran batu bara dan gas buangan pembakaran bensin. Jumlah yang cukup besar dari senyawa belerang juga dihasilkan oleh kegiatan gunung berapi dalam bentuk H₂S, proses perombakan bahan organik, dan reduksi sulfat secara biologis. Jumlah yang dihasilkan oleh proses biologis ini dapat mencapai lebih 1 juta metric ton H₂S per tahun.

Sebagian dari H₂S yang mencapai atmosfer secara cepat diubah menjadi SO₂ melaui reaksi :

H₂S + 3/2 O₂→ SO₂ + H₂O

reaksi bermula dari pelepasan ion hidrogen oleh radikal hidroksil ,

H₂S + HO^-→HS^- + H₂O

yang kemudian dilanjutkan dengan reaksi berikut ini menghasilkan SO₂

HS^- + O₂→HO^- + SO

SO + O₂→SO₂ + O

Hampir setengahnya dari belerang yang terkandung dalam batu bara dalam bentuk pyrit, FeS₂, dan setengahnya lagi dalam bentuk sulfur organik. Sulfur dioksida yang dihasilkan oleh perubahan pyrit melalui reaksi sebagai berikut :

4FeS₂ + 11O₂→ 2 Fe₂O₃ + 8 SO₂

Pada dasarnya, semua sulfur yang memasuki atmosfer dirubah dalam bentuk SO₂ dan hanya 1% atau 2% saja sebagai SO₂

Walaupun SO₂ yang dihasilkan oleh aktivitas manusia hanya merupakan bagian kecil dari SO₂ yang ada diatmosfer, tetapi pengaruhnya sangat serius karena SO₂ langsung dapat meracuni makhluk disekitarnya. SO₂ yang ada diatmosfer menyebabkan iritasi saluran pernapasandan kenaikan sekresi mucus. Orang yang mempunyai pernapasan lemah sangat peka terhadap kandungan SO₂ yang tinggi diatmosfer. Dengan konsentrasi 500 ppm, SO₂ dapat menyebabkan kematian pada manusia.

Pencemaran yang cukup tinggi oleh SO₂ telah menimbulkan malapetaka yang cukup serius. Seperti yang terjadi di lembah Nerse Belgia pada 1930, tingkat kandungan SO₂ diudara mencapai 38 ppm dan menyebabkan toksisitas akut. Selama periode ini menyebabkan kematian 60 orang dan sejumlah ternak sapi.

Sulfur dioksida juga berbahaya bagi tanaman. Adanya gas ini pada konsentrasi tinggi dapat membunuh jaringan pada daun. pinggiran daun dan daerah diantara tulang-tulang daun rusak. Secara kronis SO₂ menyebabkan terjadinya khlorosis. Kerusakan tanaman iniakan diperparah dengan kenaikan kelembaban udara. SO₂ diudara akan berubah menjadi asam sulfat. Oleh karena itu, didaerah dengan adanya pencemaran oleh SO₂ yang cukup tinggi, tanaman akan rusak oleh aerosol asam sulfat.

Kerusakan juga dialami oleh bangunan yang bahan-bahannya seperti batu kapur, batu pualam, dolomit akan dirusak oleh SO₂ dari udara. Efek dari kerusakan ini akan tampak pada penampilannya, integritas struktur, dan umur dari gedung tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

http://www.chem-is-try.org/tabel_periodik/belerang/

http://kamuspengetahuan.blogspot.com/2011/08/daur-siklus-sulfur-belerang_31.html               

http://www.scribd.com/doc/39008359/BELERANG

http://mustofaabihamid.blogspot.com/2010/06/industri-belerang-asam-sulfat.html

http://www.gudangmateri.com/2010/07/pembuatan-belerang-dari-asam-sulfat.html

http://lowoijo2.blogspot.com/2009/06/belerang-manfaat-dan-kegunaanya.html

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_lingkungan/dampak-pencemaran-udara-oleh-belerang-oksida-sox/