Belerang adalah unsur kimia yang cukup umum di alam (keenam belas kandungannya di kerak bumi dan keenam di perairan alami). Ada belerang asli (keadaan bebas unsur) dan senyawanya.
Belerang di alam
Di antara mineral belerang alami yang paling penting adalah pirit besi, sphalerit, galena, cinnabar, antimonit. Lautan Dunia mengandung terutama dalam bentuk kalsium, magnesium dan natrium sulfat, yang menyebabkan kesadahan perairan alami.
Bagaimana cara memperoleh belerang?
Ekstraksi bijih belerang dilakukan dengan metode yang berbeda. Cara utama untuk mendapatkan belerang adalah dengan meleburnya langsung di lapangan.
Penambangan terbuka melibatkan penggunaan ekskavator untuk menghilangkan lapisan batuan yang menutupi bijih belerang. Setelah menghancurkan lapisan bijih dengan ledakan, mereka dikirim ke peleburan belerang.
Dalam industri, belerang diperoleh sebagai produk sampingan dari proses di tungku peleburan, selama penyulingan minyak. Ini hadir dalam jumlah besar dalam gas alam (sebagaisulfur dioksida atau hidrogen sulfida), yang ekstraksinya disimpan di dinding peralatan yang digunakan. Sulfur halus yang ditangkap dari gas digunakan dalam industri kimia sebagai bahan baku untuk produksi berbagai produk.
Zat ini juga dapat diperoleh dari sulfur dioksida alami. Untuk ini, metode Claus digunakan. Ini terdiri dari penggunaan "lubang belerang" di mana belerang dihilangkan gasnya. Hasilnya adalah belerang termodifikasi yang banyak digunakan dalam industri aspal.
Modifikasi alotropik utama belerang
Belerang memiliki alotropi. Sejumlah besar modifikasi alotropik diketahui. Yang paling terkenal adalah belah ketupat (kristal), monoklinik (acicular) dan belerang plastik. Dua modifikasi pertama stabil, yang ketiga berubah menjadi belah ketupat saat dipadatkan.
Sifat fisik yang mencirikan belerang
Molekul modifikasi ortorombik (α-S) dan monoklinik (β-S) masing-masing mengandung 8 atom belerang, yang dihubungkan dalam siklus tertutup oleh ikatan kovalen tunggal.
Dalam kondisi normal, belerang memiliki modifikasi belah ketupat. Ini adalah zat kristal padat kuning dengan kepadatan 2,07 g/cm3. Mencair pada 113°C. Massa jenis belerang monoklinik adalah 1,96 g/cm3, titik lelehnya adalah 119,3 °C.
Saat meleleh, belerang memuai dan menjadi cairan kuning yang berubah warna menjadi coklat pada suhu 160 °C danberubah menjadi massa coklat tua kental ketika mencapai sekitar 190 °C. Pada suhu di atas nilai ini, viskositas belerang menurun. Pada sekitar 300 °C, ia kembali menjadi cairan cair. Ini disebabkan oleh fakta bahwa selama pemanasan, belerang berpolimerisasi, meningkatkan panjang rantai dengan meningkatnya suhu. Dan ketika suhu mencapai lebih dari 190 ° C, penghancuran unit polimer diamati.
Ketika lelehan belerang didinginkan secara alami dalam cawan lebur silinder, yang disebut belerang gumpalan terbentuk - kristal belah ketupat berukuran besar, memiliki bentuk terdistorsi dalam bentuk segi delapan dengan sebagian wajah atau sudut yang "terpotong".
Jika zat cair mengalami pendinginan cepat (misalnya, menggunakan air dingin), maka belerang plastik dapat diperoleh, yang merupakan massa elastis seperti karet berwarna kecoklatan atau merah tua dengan kepadatan 2,046 g /cm 3. Modifikasi ini, berbeda dengan belah ketupat dan monoklinik, tidak stabil. Secara bertahap (dalam beberapa jam) berubah warna menjadi kuning, menjadi rapuh dan berubah menjadi belah ketupat.
Ketika uap belerang (sangat panas) dibekukan dengan nitrogen cair, modifikasi ungu terbentuk, yang stabil pada suhu di bawah minus 80 °C.
Sulfur praktis tidak larut dalam lingkungan perairan. Namun, itu ditandai dengan kelarutan yang baik dalam pelarut organik. Penghantar listrik dan panas yang buruk.
Titik didih belerang adalah 444,6 °C. Proses perebusan disertai dengan pelepasan uap oranye-kuning, terutama terdiri dari molekul S8, yang, pada pemanasan berikutnya, terdisosiasi, menghasilkan pembentukan bentuk kesetimbangan S 6, S4 dan S2. Selanjutnya, ketika dipanaskan, molekul besar terurai, dan pada suhu di atas 900 derajat, pasangan ini praktis hanya terdiri dari molekul S2, disosiasi menjadi atom pada 1500 ° С.
Apa sifat kimia belerang?
Belerang adalah non-logam yang khas. aktif secara kimiawi. Sifat pengoksidasi-pereduksi belerang dimanifestasikan dalam kaitannya dengan berbagai elemen. Saat dipanaskan, ia mudah bergabung dengan hampir semua elemen, yang menjelaskan keberadaan wajibnya dalam bijih logam. Pengecualiannya adalah Pt, Au, I2, N2 dan gas inert. Bilangan oksidasi yang menunjukkan belerang dalam senyawa adalah -2, +4, +6.
Sifat belerang dan oksigen menyebabkannya terbakar di udara. Hasil interaksi ini adalah pembentukan anhidrida belerang (SO2) dan sulfat (SO3), yang digunakan untuk menghasilkan belerang dan belerang. asam.
Pada suhu kamar, sifat pereduksi belerang dimanifestasikan hanya dalam kaitannya dengan fluor, dalam reaksi yang membentuk belerang heksafluorida:
S + 3F2=SF6.
Saat dipanaskan (dalam bentuk lelehan) berinteraksi dengan klorin, fosfor, silikon, karbon. Sebagai hasil dari reaksi dengan hidrogen, selain hidrogen sulfida, ia membentuk sulfan yang dikombinasikan dengan senyawa umumrumus H2SX.
Sifat pengoksidasi belerang diamati saat berinteraksi dengan logam. Dalam beberapa kasus, reaksi yang cukup keras dapat diamati. Sebagai hasil interaksi dengan logam, sulfida (senyawa belerang) dan polisulfida (logam polisulfur) terbentuk.
Saat dipanaskan untuk waktu yang lama, ia bereaksi dengan asam pengoksidasi pekat, mengoksidasi pada saat yang sama.
Selanjutnya, perhatikan sifat-sifat utama senyawa belerang.
Sulfur dioksida
Sulfur oksida (IV), juga disebut sulfur dioksida dan sulfur anhidrida, adalah gas (tidak berwarna) dengan bau yang menyengat dan menyesakkan. Ini cenderung mencair di bawah tekanan pada suhu kamar. SO2 adalah oksida asam. Hal ini ditandai dengan kelarutan yang baik dalam air. Dalam hal ini, asam sulfat yang lemah dan tidak stabil terbentuk, yang hanya ada dalam larutan berair. Sebagai hasil dari interaksi sulfur dioksida dengan alkali, sulfit terbentuk.
Memiliki aktivitas kimia yang cukup tinggi. Yang paling menonjol adalah sifat kimia pereduksi dari sulfur oksida (IV). Reaksi tersebut disertai dengan peningkatan bilangan oksidasi belerang.
Sifat kimia pengoksidasi sulfur oksida muncul dengan adanya zat pereduksi kuat (seperti karbon monoksida).
Sulfur trioksida
Sulfur trioksida (sulfur anhidrida) - oksida sulfur (VI) tertinggi. Dalam kondisi normal, itu adalah cairan yang tidak berwarna dan mudah menguap dengan bau yang menyesakkan. Memiliki kemampuan untuk membeku pada suhudi bawah 16,9 derajat. Dalam hal ini, campuran modifikasi kristal yang berbeda dari sulfur trioksida padat terbentuk. Sifat higroskopis oksida belerang yang tinggi menyebabkannya "berasap" di udara lembab. Akibatnya, tetesan asam sulfat terbentuk.
Hidrogen sulfida
Hidrogen sulfida adalah senyawa kimia biner hidrogen dan belerang. H2S adalah gas beracun tidak berwarna yang ditandai dengan rasa manis dan bau telur busuk. Meleleh pada minus 86 °С, mendidih pada minus 60 °С. Secara termal tidak stabil. Pada suhu di atas 400 °C, hidrogen sulfida terurai menjadi S dan H2. Hal ini ditandai dengan kelarutan yang baik dalam etanol. Ini kurang larut dalam air. Sebagai hasil dari pelarutan dalam air, asam hidrosulfat lemah terbentuk. Hidrogen sulfida adalah zat pereduksi kuat.
Mudah terbakar. Ketika terbakar di udara, nyala api biru dapat diamati. Dalam konsentrasi tinggi, dapat bereaksi dengan banyak logam.
asam sulfat
Asam Sulfat (H2SO4) dapat memiliki konsentrasi dan kemurnian yang berbeda. Dalam keadaan anhidrat, itu adalah cairan berminyak tidak berwarna, tidak berbau.
Suhu saat zat meleleh adalah 10 °C. Titik didihnya adalah 296 °C. Ini larut dengan baik dalam air. Ketika asam sulfat dilarutkan, hidrat terbentuk, dan sejumlah besar panas dilepaskan. Titik didih semua larutan berair padatekanan 760 mm Hg. Seni. melebihi 100 °C. Peningkatan titik didih terjadi dengan peningkatan konsentrasi asam.
Sifat asam suatu zat dimanifestasikan ketika berinteraksi dengan oksida dan basa basa. H2SO4 adalah asam dibasa, karena dapat membentuk sulfat (garam sedang) dan hidrosulfat (garam asam), sebagian besar yang larut dalam air.
Sifat asam sulfat paling jelas dimanifestasikan dalam reaksi redoks. Hal ini disebabkan karena pada komposisi H2SO4 sulfur memiliki bilangan oksidasi tertinggi (+6). Contoh manifestasi sifat pengoksidasi asam sulfat adalah reaksi dengan tembaga:
Cu + 2H2SO4 =CuSO4 + 2H 2O + SO2.
Belerang: sifat yang berguna
Belerang adalah elemen jejak yang penting bagi organisme hidup. Ini adalah bagian integral dari asam amino (metionin dan sistein), enzim dan vitamin. Unsur ini berperan dalam pembentukan struktur tersier protein. Jumlah sulfur yang terikat secara kimia yang terkandung dalam protein berkisar antara 0,8 hingga 2,4% berat. Kandungan unsur dalam tubuh manusia adalah sekitar 2 gram per 1 kg berat (yaitu, sekitar 0,2% adalah belerang).
Sifat yang berguna dari elemen mikro hampir tidak dapat ditaksir terlalu tinggi. Melindungi protoplasma darah, belerang adalah penolong aktif tubuh dalam memerangi bakteri berbahaya. Pembekuan darah tergantung pada kuantitasnya, yaitu elemen yang membantumempertahankan tingkat yang cukup. Sulfur juga berperan penting dalam menjaga nilai normal konsentrasi empedu yang diproduksi tubuh.
Sering disebut sebagai "mineral kecantikan" karena sangat penting untuk menjaga kesehatan kulit, kuku dan rambut. Sulfur memiliki kemampuan untuk melindungi tubuh dari berbagai jenis dampak negatif lingkungan. Ini membantu memperlambat proses penuaan. Sulfur membersihkan tubuh dari racun dan melindungi dari radiasi, yang sangat penting saat ini, mengingat situasi lingkungan saat ini.
Jumlah unsur mikro yang tidak mencukupi dalam tubuh dapat menyebabkan ekskresi racun yang buruk, penurunan kekebalan dan vitalitas.
Belerang adalah peserta dalam fotosintesis bakteri. Ini adalah komponen bacteriochlorophyll, dan hidrogen sulfida adalah sumber hidrogen.
Sulfur: properti dan aplikasi industri
Belerang yang paling banyak digunakan adalah untuk menghasilkan asam sulfat. Juga, sifat-sifat zat ini memungkinkan untuk menggunakannya untuk vulkanisasi karet, sebagai fungisida di bidang pertanian, dan bahkan sebagai obat (sulfur koloid). Selain itu, belerang digunakan untuk produksi korek api dan komposisi piroteknik, itu adalah bagian dari komposisi bitumen belerang untuk produksi aspal belerang.
