Kelimpahan Nitrogen , Oksigen, dan Belerang di Alam

91 Deskrip si Unsur-Unsur Golongan Ut am a Belerang terdapat dalam mineral gipsum CaSO 4 .2H 2 O dan dalam mineral sulfida yang merupakan bijih logam. Belerang juga terdapat dalam batubara dan minyak bumi sebagai senyawa organik belerang, dan dalam gas alam terdapat sebagai gas H 2 S. Belerang dalam keadaan molekulnya S 8 terdapat di beberapa daerah vulkanik gunung berapi yang terbentuk dari reaksi H 2 S dan SO 2 . 16H 2 Sg + 8SO 2 g ⎯⎯ → 16H 2 O A + 3S 8 s Molekul belerang juga terdapat di bawah tanah bersama-sama garam sekitar ratusan meter dari permukaan bumi.

2. Sifat-Sifat Unsur Nitrogen , Oksigen, dan Belerang

B eberapa sifat fisika unsur nit rogen, oksigen, dan belerang ditunjukkan pada tabel berikut. Pada suhu kamar gas N 2 tidak reaktif, disebabkan ikatannya sangat kuat. Akan tetapi, pada suhu tinggi dapat bereaksi dengan unsur-unsur lain, seperti dengan oksigen menghasilkan NO. N 2 g + O 2 g ⎯⎯ → 2NOg O ksigen membentuk molekul diatom O 2 dan bentuk alotropnya adalah ozon O 3 . Oksigen merupakan gas tidak berwarna, tidak berasa, dan berwujud gas pada keadaan normal. Gambar 3.38 Perangkat alat pembangkit ozon O 3 Sumber: Chemistry, 2000 Sumber: Sougou Kagashi Nitrogen Oksigen Karbon dioksida Uap air Gas lain Atmosfer Bumi 78 21 0,04 Persen Udara 0,96 Tabel 3.17 Komposisi Unsur-Unsur dalam Atmosfer Bumi a b c Gambar 3.37 a Kawah gunung berapi m erupakan sum ber belerang. b Struktur m olekul belerang S 8 c Bent uk krist al belerang T itik leleh °C T itik didih °C Massa jenis g cm –3 Keelektronegatifan Afinitas eletron kJ mol –1 Jari-jari ion Jari-jari kovalen Sifat Sifat N 2 –210 –196 0,0013 3,0 1,32 0,70 O 2 218 183 0,002 3,5 141 1,26 0,66 S 113 445 2,07 2,5 –200 1,70 1,04 Tabel 3.18 Sifat-Sifat Fisika dan Kimia Unsur Nitrogen, Oksigen, dan Belerang Sumber: General Chemistry , 1990 Sumber: Chemistry with Inorganic Qualitative Analysis, 1989 16H 2 Sg 92 Mudah dan Akt if Belajar Kim ia unt uk Kelas XII Keadaan stabil dari belerang adalah berbentuk rombik seperti mahkota yang berwarna kuning. Belerang rombik meleleh pada 113°C menghasilkan cairan berwarna jingga. Pada pemanasan berlanjut, berubah menjadi cairan kental berwarna cokelat-merah. Pada waktu meleleh, bentuk mahkota pecah menjadi bentuk rantai spiral yang panjang. Kekentalan meningkat akibat molekul S 8 yang padat berubah menjadi rantai berupa spiral panjang. Pada suhu lebih tinggi dari 200°C, rantai mulai pecah dan kekentalan menurun. Molekul oksigen merupakan gas reaktif dan dapat bereaksi dengan banyak zat, umumnya menghasilkan oksida. Hampir semua logam bereaksi dengan oksigen membentuk oksida. Belerang S 8 bereaksi dengan oksigen menghasilkan belerang dioksida dengan nyala biru yang khas Gambar 3.39: S 8 s + 8O 2 g ⎯⎯ → 8SO 2 g Oksida yang lain dari belerang adalah SO 3 , tetapi hanya terbentuk dalam jumlah kecil selama pembakaran belerang dalam udara.

3. Pembuatan dan Kegunaan Unsur Nitrogen, Oksigen, dan Belerang

Udara merupakan sumber utama komersial gas N 2 . Pencairan gas N 2 terjadi di bawah suhu 147°C pada 35 atm menghasilkan cairan nitrogen yang tak berwarna, selanjutnya didistilasi untuk memperoleh cairan nitrogen murni. Nitrogen cair digunakan sebagai pembeku, seperti makanan, material yang terbuat dari karet, dan bahan-bahan biologi. Gas N 2 digunakan sebagai gas pelindung, bertujuan untuk mencegah material kontak dengan oksigen selama pemrosesan atau penyimpanan. Oleh karena itu, komponen elektronik sering diproduksi dalam ruangan bernitrogen. Oksigen diproduksi dalam jumlah besar dari udara. Sama seperti nitrogen, udara pertama dicairkan kemudian didistilasi. Nitrogen dan argon merupakan komponen udara yang lebih mudah menguap sehingga mudah dipisahkan, meninggalkan oksigen cair. Gas oksigen dapat dicairkan di bawah –118°C. Baik cairan maupun padatan dari oksigen berwarna biru pucat Gambar 3.40. Titik leleh padatnya adalah –218°C, dan titik didih cairannya pada tekanan 1 atm dan pada suhu 183°C. Pembuatan oksigen di laboratorium dapat dilakukan melalui pemanasan KClO 3 dengan katalis MnO 2 pada suhu sedang. 2KClO 3 s 2 MnO Δ ⎯⎯⎯⎯ → 2KCls + 3O 2 g Oksigen yang diproduksi digunakan dalam pembuatan besi, untuk mengoksidasi pengotor yang terdapat dalam bijih besi. O ksigen juga merupakan oksidator dalam banyak proses kimia dan pengolahan air limbah. Dalam jumlah kecil oksigen digunakan untuk pengelasan logam, dalam medis sebagai bantuan pernapasan, dan untuk sumber energi pendorong roket. Belerang dalam keadaan bebas S 8 ditambang melalui proses rasch Gambar 3 .4 1 . Pada proses ini deposit belerang padat dalam tanah dilelehkan di tempatnya dengan air sangat panas super hea ted . Kemudian, lelehan belerang ditekan keluar dengan udara, dan keluar menyerupai busa. Kemurnian belerang mencapai 99. Belerang digunakan terutama dalam pabrik asam sulfat. Gambar 3.39 Reaksi belerang dan oksigen Gambar 3.40 Oksigen cair berwarna biru pucat. Sumber: Sougou Kagashi Sumber: Chemistry,1994 Sekilas Kimia Sumber: Chemistry,2000 Priestly tertarik pada Kimia saat usianya 39 tahun karena Priestley tinggal bersebelahan dengan tempat pembuatan minuman. Di tempat itu dia dapat memperoleh karbon dioksida . Penelitiannya difokuskan pada gas ini pada pertama kalinya, dan kemudian berkembang ke gas lain yaitu oksigen. Priestly memperoleh oksigen dari pemanasan raksaII oksida. 2HgO s ⎯⎯ → 2Hg A + O 2 g Joseph Priestley 1733–1804