Unsur Nonlogam (Kimia - SBMPTN, UN, SMA): Sulfur (Mungkin 2024)
Sulfur (S), juga dieja sulfur, unsur kimia bukan logam yang tergolong dalam kumpulan oksigen (Kumpulan 16 [VIa] dari jadual berkala), salah satu unsur yang paling reaktif. Sulfur tulen adalah pepejal yang tidak berperisa, tidak berbau, rapuh yang berwarna kuning pucat, konduktor elektrik yang lemah, dan tidak larut dalam air. Ia bertindak balas dengan semua logam kecuali emas dan platinum, membentuk sulfida; ia juga membentuk sebatian dengan beberapa unsur bukan logam. Berjuta-juta tan sulfur dihasilkan setiap tahun, kebanyakannya untuk pembuatan asid sulfurik, yang banyak digunakan dalam industri.
Dalam kelimpahan kosmik, belerang berada di kedudukan kesembilan di antara unsur-unsur, menyumbang hanya satu atom setiap 20.000-30.000. Sulfur berlaku dalam keadaan tidak terikat serta digabungkan dengan unsur-unsur lain dalam batuan dan mineral yang tersebar secara meluas, walaupun diklasifikasikan antara komponen kecil kerak bumi, di mana perkadarannya dianggarkan antara 0,03 dan 0,06 persen. Berdasarkan penemuan bahawa meteorit tertentu mengandung sekitar 12 persen sulfur, telah disarankan agar lapisan Bumi yang lebih dalam mengandung bahagian yang jauh lebih besar. Air laut mengandungi sekitar 0,09 persen sulfur dalam bentuk sulfat. Dalam deposit bawah tanah sulfur yang sangat murni yang terdapat dalam struktur geologi domel, belerang dipercayai terbentuk oleh tindakan bakteria pada anhidrit mineral, di mana sulfur digabungkan dengan oksigen dan kalsium. Deposit sulfur di kawasan gunung berapi mungkin berasal dari hidrogen sulfida gas yang dihasilkan di bawah permukaan Bumi dan berubah menjadi sulfur melalui tindak balas dengan oksigen di udara.
Sifat Elemen
| nombor atom | 16 |
|---|---|
| berat atom | 32.064 |
| takat lebur | |
| rombik | 112.8 ° C (235 ° F) |
| monoklinik | 119 ° C (246 ° F) |
| takat didih | 444.6 ° C (832 ° F) |
| ketumpatan (pada 20 ° C [68 ° F]) | |
| rombik | 2.07 gram / cm 3 |
| monoklinik | 1.96 gram / cm 3 |
| keadaan pengoksidaan | −2, +4, +6 |
| konfigurasi elektron | 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 |
Sejarah
Sejarah sulfur adalah sebahagian daripada zaman kuno. Nama itu sendiri mungkin masuk ke bahasa Latin dari bahasa Oscans, orang kuno yang mendiami wilayah tersebut termasuk Vesuvius, di mana simpanan sulfur meluas. Manusia prasejarah menggunakan belerang sebagai pigmen untuk lukisan gua; salah satu contoh seni perubatan yang pertama kali direkodkan adalah penggunaan sulfur sebagai tonik.
Pembakaran sulfur berperanan dalam upacara keagamaan Mesir seawal 4.000 tahun yang lalu. Referensi "api dan belerang" dalam Alkitab berkaitan dengan belerang, menunjukkan bahwa "api neraka" didorong oleh belerang. Permulaan penggunaan sulfur praktikal dan industri dikreditkan kepada orang Mesir, yang menggunakan sulfur dioksida untuk pemutihan kapas seawal tahun 1600 SM. Mitologi Yunani merangkumi kimia sulfur: Homer memberitahu tentang penggunaan sulfur dioksida oleh Odysseus untuk mengasapkan ruang di mana dia telah membunuh pelamar isterinya. Penggunaan sulfur dalam bahan letupan dan api bermula pada sekitar 500 SM di China, dan agen penghasil api yang digunakan dalam peperangan (api Yunani) disiapkan dengan sulfur pada Zaman Pertengahan. Pliny the Elder pada tahun 50-an melaporkan sejumlah penggunaan sulfur secara individu dan ironinya dia terbunuh, kemungkinan besar oleh asap sulfur, pada masa letusan Vesuvius yang hebat (79 CE). Sulfur dianggap oleh alkemis sebagai prinsip mudah terbakar. Lavoisier mengenalinya sebagai unsur pada tahun 1777, walaupun dianggap oleh sebilangan sebagai sebatian hidrogen dan oksigen; sifat unsurnya ditubuhkan oleh ahli kimia Perancis Joseph Gay-Lussac dan Louis Thenard.
Kejadian dan penyebaran semula jadi
Banyak bijih logam penting adalah sebatian sulfur, baik sulfida atau sulfat. Beberapa contoh penting adalah galena (sulfida plumbum, PbS), blende (zink sulfida, ZnS), pirit (besi disulfida, FeS 2), chalcopyrite (besi tembaga sulfida, CuFeS 2), gipsum (kalsium sulfat dihidrat, CaSO 4 ∙ 2H 2 O) dan barit (barium sulfat, BaSO 4). Bijih sulfida dinilai terutama untuk kandungan logamnya, walaupun proses yang dikembangkan pada abad ke-18 untuk membuat asid sulfurik menggunakan sulfur dioksida yang diperoleh dengan membakar pirit. Arang batu, petroleum, dan gas asli mengandungi sebatian sulfur.
Allotropi
Dalam sulfur, allotropy timbul dari dua sumber: (1) pelbagai cara atom ikatan menjadi satu molekul dan (2) pembungkusan molekul sulfur poliatomik menjadi bentuk kristal dan amorf yang berbeza. Sebanyak 30 bentuk sulfur allotropik telah dilaporkan, tetapi sebilangan besarnya mungkin mewakili campuran. Hanya lapan daripada 30 yang kelihatan unik; lima mengandungi cincin atom belerang dan yang lain mengandungi rantai.
Di allotrope rhombohedral, ρ-sulfur yang ditentukan, molekul-molekulnya terdiri daripada cincin enam atom sulfur. Bentuk ini disediakan dengan mengolah natrium tiosulfat dengan asid hidroklorik pekat yang sejuk, mengekstrak residu dengan toluena, dan menguap larutan untuk memberikan kristal heksagon. ρ-sulfur tidak stabil, akhirnya beralih ke sulfur orthorhombic (α-sulfur).
Kelas sulfur alotropik umum kedua adalah molekul cincin dengan lapan anggota, tiga bentuk kristal yang mempunyai ciri baik. Salah satunya adalah bentuk orthorhombic (sering disebut rhombic), α-sulfur. Ia stabil pada suhu di bawah 96 ° C. Alotrop cincin S 8 yang lain dari kristal adalah bentuk monoklinik atau β, di mana dua paksi kristal adalah tegak lurus, tetapi yang ketiga membentuk sudut serong dengan dua yang pertama. Masih terdapat beberapa ketidakpastian mengenai strukturnya; pengubahsuaian ini stabil dari 96 ° C hingga takat lebur, 118.9 ° C. Allotrope siklooctasulfur monoklinik kedua adalah bentuk-γ, tidak stabil pada semua suhu, dengan cepat berubah menjadi α-sulfur.
Pengubahsuaian orthorhombik, molekul cincin S 12, dan masih lagi allotrope cincin S 10 yang tidak stabil. Yang terakhir beralih ke sulfur polimer dan S 8. Pada suhu di atas 96 ° C, α-allotrope berubah menjadi β-allotrope. Sekiranya masa yang cukup diizinkan untuk peralihan ini berlaku sepenuhnya, pemanasan selanjutnya menyebabkan pencairan berlaku pada suhu 118.9 ° C; tetapi jika bentuk-α dipanaskan dengan begitu cepat sehingga transformasi ke bentuk-β tidak mempunyai masa untuk berlaku, bentuk-α mencair pada suhu 112.8 ° C.
Tepat di atas titik leburnya, sulfur adalah cecair mudah alih berwarna kuning, telus. Setelah pemanasan lebih lanjut, kelikatan cecair menurun secara beransur-ansur hingga minimum pada sekitar 157 ° C, tetapi kemudian meningkat dengan cepat, mencapai nilai maksimum sekitar 187 ° C; antara suhu ini dan takat didih 444.6 ° C, kelikatannya berkurang. Warnanya juga berubah, semakin mendalam dari kuning hingga merah tua, dan akhirnya menjadi hitam sekitar 250 ° C. Variasi warna dan kelikatan dianggap disebabkan oleh perubahan struktur molekul. Penurunan kelikatan ketika kenaikan suhu adalah khas cecair, tetapi peningkatan kelikatan sulfur di atas 157 ° C mungkin disebabkan oleh pecahnya cincin sulfur lapan anggota atom membentuk unit S 8 reaktif yang bergabung bersama dalam rantai panjang mengandungi beribu-ribu atom. Cecair tersebut kemudian menganggap ciri kelikatan tinggi struktur tersebut. Pada suhu yang cukup tinggi, semua molekul siklik pecah, dan panjang rantai mencapai maksimum. Di luar suhu itu, rantai-rantai itu pecah menjadi serpihan kecil. Setelah pengewapan, molekul siklik (S 8 dan S 6) terbentuk semula; pada suhu sekitar 900 ° C, S 2 adalah bentuk utama; akhirnya, sulfat monatom terbentuk pada suhu melebihi 1,800 ° C.
