SULFUR TRIOKSIDA (SO3): STRUKTUR, SIFAT, RISIKO, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The sulfur trioksida merupakan senyawa anorganik yang terbentuk oleh persatuan atom sulfur (S) dan 3 atom oksigen (O). Rumus molekulnya adalah SO ₃ . Pada suhu kamar, SO ₃ merupakan cairan yang melepaskan gas ke udara.

Struktur gas SO ₃ datar dan simetris. Ketiga oksigen berada secara merata di sekitar belerang. SO ₃ bereaksi hebat dengan air. Reaksinya eksotermik, artinya kalor yang dihasilkan, dengan kata lain menjadi sangat panas.

Molekul belerang trioksida SO ₃ . Penulis: Benjah-bmm27. Sumber: Wikimedia Commons.

Saat cairan SO ₃ mendingin, ia berubah menjadi padatan yang dapat memiliki tiga jenis struktur: alfa, beta, dan gamma. Yang paling stabil adalah alpha, berupa lapisan-lapisan yang bergabung membentuk jaringan.

Gas sulfur trioksida digunakan untuk membuat asam sulfat berasap, juga disebut oleum, karena kemiripannya dengan minyak atau zat berminyak. Aplikasi penting lainnya adalah dalam sulfonasi senyawa organik, yaitu penambahan gugus -SO ₃ - ke dalamnya. Dengan demikian, bahan kimia yang berguna seperti deterjen, pewarna, pestisida, dan lain-lain, dapat disiapkan.

SO ₃ sangat berbahaya, dapat menyebabkan luka bakar yang parah, kerusakan mata dan kulit. Juga tidak boleh dihirup atau tertelan karena dapat menyebabkan kematian akibat luka bakar internal, di mulut, kerongkongan, perut, dll.

Untuk alasan ini, ini harus ditangani dengan sangat hati-hati. Jangan sampai terkena air atau bahan yang mudah terbakar seperti kayu, kertas, kain, dll., Karena kebakaran dapat terjadi. Tidak boleh dibuang atau masuk ke saluran pembuangan karena bahaya ledakan.

Gas SO _{3 yang} dihasilkan dalam proses industri tidak boleh dilepaskan ke lingkungan, karena merupakan salah satu penyebab hujan asam yang telah merusak sebagian besar hutan di dunia.

Struktur

Molekul sulfur trioksida SO ₃ dalam bentuk gas memiliki struktur planar segitiga.

Ini berarti belerang dan ketiga oksigen berada pada bidang yang sama. Lebih lanjut, distribusi oksigen dan semua elektronnya simetris.

Struktur resonansi Lewis. Elektron didistribusikan secara merata dalam SO ₃ . Penulis: Marilú Stea.

Dalam keadaan padat _dikenal tiga tipe struktur SO ₃ : alpha (α-SO ₃ ), beta (β-SO ₃ ) dan gamma (γ-SO ₃ ).

Bentuk gamma γ-SO ₃ mengandung pemangkas siklik, yaitu, tiga unit SO ₃ bersama-sama membentuk molekul berbentuk siklik atau cincin.

Molekul berbentuk cincin sulfur trioksida padat tipe gamma. Penulis: Marilú Stea.

Fase beta β-SO ₃ memiliki rantai heliks tak terbatas dari tetrahedra komposisi SO _{4 yang} dihubungkan bersama.

Struktur rantai trioksida sulfur padat tipe beta. Penulis: Marilú Stea.

Bentuk yang paling stabil adalah alpha α-SO ₃ , mirip dengan beta tetapi dengan struktur berlapis, dengan rantai yang digabungkan membentuk jaringan.

Tata nama

-Sulfur trioksida

-Sulfuric anhydride

-Sulfuric oksida

-SO ₃ gamma, γ-SO ₃

-SO ₃ beta, β-SO ₃

-SO ₃ alpha, α-SO ₃

Properti fisik

Keadaan fisik

Pada suhu ruangan (sekitar 25 ºC) dan tekanan atmosfir, SO ₃ merupakan cairan tak berwarna yang mengeluarkan asap ke udara.

Ketika cairan SO ₃ murni pada suhu 25 ºC, itu adalah campuran monomer SO ₃ (molekul tunggal) dan trimer (3 molekul yang bergabung) dari rumus S ₃ O ₉ , juga disebut SO ₃ gamma γ-SO ₃ .

Saat menurunkan suhu, jika SO ₃ murni saat mencapai 16,86 ºC, ia akan membeku atau membeku menjadi γ-SO ₃ , disebut juga “es SO ₃ ”.

Jika mengandung sedikit uap air (bahkan jejak atau jumlah yang sangat kecil), SO ₃ berpolimerisasi menjadi bentuk beta β-SO ₃ yang membentuk kristal dengan kilau halus.

Kemudian lebih banyak ikatan yang terbentuk menghasilkan struktur alfa α-SO ₃ , yaitu padatan kristal berbentuk jarum yang menyerupai asbes atau asbes.

Saat alfa dan beta bergabung, mereka menghasilkan gamma.

Berat molekul

80,07 g / mol

Titik lebur

SO ₃ gamma = 16,86 ºC

Tiga poin

Ini adalah suhu di mana tiga keadaan fisik hadir: padat, cair dan gas. Dalam bentuk alfa titik tripel berada pada 62,2 ºC dan dalam bentuk beta pada 32,5 ºC.

Pemanasan bentuk alfa memiliki kecenderungan lebih besar untuk menyublim daripada meleleh. Sublimasi berarti beralih dari padatan ke wujud gas secara langsung, tanpa melalui wujud cair.

Titik didih

Semua bentuk SO ₃ mendidih pada suhu 44,8ºC.

Massa jenis

Liquid SO ₃ (gamma) memiliki massa jenis 1,9225 g / cm ³ pada suhu 20 ºC.

Gas SO ₃ memiliki massa jenis 2,76 relatif terhadap udara (udara = 1), yang menunjukkan bahwa ia lebih berat daripada udara.

Tekanan uap

SO ₃ alpha = 73 mm Hg pada suhu 25 ºC

SO ₃ beta = 344 mm Hg pada suhu 25 ºC

SO ₃ gamma = 433 mm Hg pada 25 ºC

Ini berarti bahwa bentuk gamma cenderung lebih mudah menguap daripada bentuk beta dan beta daripada alfa.

Stabilitas

Bentuk alfa adalah struktur yang paling stabil, yang lainnya bersifat metastabil, yaitu kurang stabil.

Sifat kimiawi

SO ₃ bereaksi kuat dengan air menghasilkan asam sulfat H ₂ SO ₄ . Saat bereaksi, banyak dihasilkan panas sehingga uap air cepat lepas dari campuran.

Saat terkena udara, SO ₃ menyerap kelembaban dengan cepat, mengeluarkan uap yang pekat.

Ini adalah agen dehidrasi yang sangat kuat, ini berarti menghilangkan air dengan mudah dari bahan lain.

Sulfur dalam SO ₃ memiliki afinitas terhadap elektron bebas (yaitu elektron yang tidak terikat pada dua atom) sehingga cenderung membentuk kompleks dengan senyawa yang memilikinya, seperti piridin, trimetilamina atau dioksana.

Kompleks antara sulfur trioksida dan piridin. Benjah-bmm 27. Sumber: Wikimedia Commons.

Dengan membentuk kompleks, sulfur "meminjam" elektron dari senyawa lain untuk mengisi kekurangannya. Sulfur trioksida masih tersedia di kompleks ini, yang digunakan dalam reaksi kimia untuk mensuplai SO ₃ .

Ini adalah reagen sulfonasi yang kuat untuk senyawa organik, yang berarti dapat digunakan dengan mudah untuk menambahkan gugus –SO ₃ - ke molekul.

Bereaksi mudah dengan oksida dari banyak logam menghasilkan sulfat dari logam ini.

Ini korosif terhadap logam, jaringan hewan dan tumbuhan.

SO ₃ merupakan bahan yang sulit ditangani karena beberapa alasan: (1) titik didihnya relatif rendah, (2) cenderung membentuk polimer padat pada suhu di bawah 30 ºC dan (3) memiliki reaktivitas tinggi terhadap hampir semua zat organik dan air.

Dapat berpolimerisasi secara eksplosif jika tidak mengandung penstabil dan terdapat kelembapan. Dimetil sulfat atau boron oksida digunakan sebagai stabilisator.

Memperoleh

Ini diperoleh dari reaksi pada suhu 400 ºC antara sulfur dioksida SO ₂ dan molekul oksigen O ₂ . Namun, reaksinya sangat lambat dan katalis diperlukan untuk meningkatkan laju reaksi.

2 SO ₂ + O ₂ ⇔ 2 SO ₃

Di antara senyawa yang mempercepat reaksi ini adalah logam platina Pt, vanadium pentoksida V ₂ O ₅ , oksida besi Fe ₂ O ₃ dan oksida nitrat NO.

Aplikasi

Dalam persiapan oleum

Salah satu aplikasi utamanya terdiri dari pembuatan oleum atau asam sulfat berasap, dinamakan demikian karena mengeluarkan uap yang terlihat dengan mata telanjang. Untuk memperolehnya, SO ₃ diserap dalam asam sulfat pekat H ₂ SO ₄ .

Oleum atau asam sulfat berasap. Anda bisa melihat asap putih keluar dari botol. W. Oelen. Sumber: Wikimedia Commons.

Ini dilakukan di menara baja tahan karat khusus di mana asam sulfat pekat (yang berbentuk cair) turun dan gas SO ₃ naik.

Cairan dan gas bersentuhan dan bersatu membentuk oleum yang merupakan cairan yang tampak berminyak. Ia memiliki campuran H ₂ SO ₄ dan SO ₃ , tetapi juga memiliki molekul asam disulfuric H ₂ S ₂ O ₇ dan asam trisulfuric H ₂ S ₃ O ₁₀ .

Dalam reaksi kimia sulfonasi

Sulfonasi adalah proses utama dalam aplikasi industri skala besar untuk pembuatan deterjen, surfaktan, pewarna, pestisida, dan obat-obatan.

SO ₃ berfungsi sebagai agen sulfonasi untuk membuat minyak tersulfonasi dan deterjen alkil-aril-tersulfonasi, di antara banyak senyawa lainnya. Berikut ini adalah reaksi sulfonasi senyawa aromatik:

ArH + SO ₃ → ArSO ₃ H.

Sulfonasi benzena dengan SO ₃ . Pedro8410. Sumber: Wikimedia Commons.

Untuk reaksi sulfonasi, oleum atau SO ₃ dapat digunakan dalam bentuk kompleks dengan piridin atau dengan trimetilamina, antara lain.

Dalam ekstraksi logam

Gas SO ₃ telah digunakan dalam pengolahan mineral. Oksida logam sederhana dapat diubah menjadi sulfat yang jauh lebih mudah larut dengan memperlakukannya dengan SO ₃ pada suhu yang relatif rendah.

Mineral sulfida seperti pirit (besi sulfida), kalkosin (tembaga sulfida) dan millerite (nikel sulfida) adalah sumber logam non-besi yang paling ekonomis, sehingga pengolahan dengan SO ₃ memungkinkan logam-logam ini diperoleh dengan mudah. dan dengan biaya rendah.

Besi, nikel dan tembaga sulfida bereaksi dengan gas SO ₃ bahkan pada suhu kamar, membentuk masing-masing sulfat, yang sangat mudah larut dan dapat mengalami proses lain untuk mendapatkan logam murni.

Dalam berbagai kegunaan

SO ₃ digunakan untuk membuat asam klorosulfurat, juga disebut asam klorosulfonat HSO ₃ Cl.

Sulfur trioksida adalah oksidan yang sangat kuat dan digunakan dalam pembuatan bahan peledak.

Resiko

Untuk kesehatan

SO ₃ adalah senyawa yang sangat toksik melalui semua jalur, yaitu melalui penghirupan, penelanan dan kontak dengan kulit.

Mengiritasi dan merusak selaput lendir. Menyebabkan luka bakar pada kulit dan mata. Uapnya sangat beracun saat terhirup. Terjadi luka bakar internal, sesak napas, nyeri dada, dan edema paru.

Sulfur trioksida SO3 sangat korosif dan berbahaya. Penulis: OpenIcons. Sumber: Pixabay.

Itu beracun. Menelannya menghasilkan luka bakar parah di mulut, kerongkongan dan perut. Selain itu, diduga sebagai karsinogen.

Dari api atau ledakan

Ini merupakan bahaya kebakaran jika bersentuhan dengan bahan asal organik seperti kayu, serat, kertas, minyak, kapas, dan lain-lain, terutama jika basah.

Ada juga risiko jika Anda bersentuhan dengan basa atau agen pereduksi. Ini bergabung dengan air secara eksplosif, membentuk asam sulfat.

Kontak dengan logam dapat menghasilkan gas hidrogen H ₂ yang sangat mudah terbakar.

Pemanasan dalam toples kaca harus dihindari untuk mencegah kemungkinan pecahnya wadah yang hebat.

Dampak lingkungan

SO ₃ dianggap sebagai salah satu polutan utama yang ada di atmosfer bumi. Hal ini disebabkan perannya dalam pembentukan aerosol dan kontribusinya terhadap hujan asam (akibat pembentukan asam sulfat H ₂ SO ₄ ).

Hutan rusak akibat hujan asam di Republik Ceko. Lovecz. Sumber: Wikimedia Commons.

SO ₃ dibentuk di atmosfer dengan oksidasi sulfur dioksida SO ₂ . Ketika SO ₃ terbentuk, ia bereaksi cepat dengan air membentuk asam sulfat H ₂ SO ₄ . Menurut penelitian terbaru, ada mekanisme lain untuk transformasi SO ₃ di atmosfer, tetapi karena banyaknya jumlah air yang ada di atmosfer, masih dianggap lebih mungkin bahwa SO ₃ berubah terutama menjadi H ₂ SO ₄ .

Gas SO ₃ atau limbah industri yang mengandung gas tidak boleh dibuang ke atmosfer karena merupakan polutan yang berbahaya. Ini adalah gas yang sangat reaktif dan, seperti disebutkan di atas, dengan adanya kelembapan di udara, SO ₃ menjadi asam sulfat H ₂ SO ₄ . Oleh karena itu, di udara, SO ₃ bertahan dalam bentuk asam sulfat, membentuk tetesan kecil atau aerosol.

Jika tetesan asam sulfat memasuki saluran pernapasan manusia atau hewan, ukurannya akan tumbuh dengan cepat karena kelembapan yang ada di sana, sehingga memiliki kesempatan untuk menembus paru-paru. Salah satu mekanisme di mana kabut asam H ₂ SO ₄ (yaitu, SO ₃ ) dapat menghasilkan toksisitas yang kuat adalah karena ia mengubah pH ekstraseluler dan intraseluler organisme hidup (tumbuhan, hewan, dan manusia).

Menurut beberapa peneliti, kabut SO ₃ merupakan penyebab meningkatnya penderita asma di suatu wilayah di Jepang. Kabut SO ₃ memiliki efek yang sangat korosif terhadap logam, sehingga struktur logam yang dibangun oleh manusia seperti beberapa jembatan dan bangunan dapat sangat terpengaruh.

Cairan SO ₃ tidak boleh dibuang ke saluran pembuangan limbah atau selokan. Jika tumpah ke saluran pembuangan, dapat menimbulkan bahaya kebakaran atau ledakan. Jika tumpah secara tidak sengaja, jangan mengarahkan aliran air ke produk. Ini tidak boleh diserap dalam serbuk gergaji atau penyerap yang mudah terbakar lainnya, karena dapat menyebabkan kebakaran.

Ini harus diserap di pasir kering, tanah kering atau penyerap lembam lainnya yang benar-benar kering. SO ₃ tidak boleh dilepaskan ke lingkungan dan tidak boleh dibiarkan bersentuhan dengannya. Ini harus dijauhkan dari sumber air karena dengan ini menghasilkan asam sulfat yang berbahaya bagi organisme akuatik dan terestrial.

Referensi

1. Sarkar, S. et al. (2019). Pengaruh Amonia dan Air pada Nasib Sulfur Trioksida di Troposfer: Investigasi Teoritis Jalur Pembentukan Asam Sulfat dan Asam Sulfat. J Phys Chem A. 2019; 123 (14): 3131-3141. Dipulihkan dari ncbi.nlm.nih.gov.
2. Muller, TL (2006). Asam sulfat dan sulfur trioksida. Ensiklopedia Kirk-Othmer Teknologi Kimia. Volume 23. Diperoleh dari onlinelibrary.wiley.com.
3. Perpustakaan Kedokteran Nasional AS. (2019). Sulfur trioksida. Dipulihkan dari pubchem.ncbi.nlm.nih.gov.
4. Kikuchi, R. (2001). Pengelolaan Lingkungan Emisi Sulfur Trioksida: Dampak SO ₃ terhadap Kesehatan Manusia. Manajemen Lingkungan (2001) 27: 837. Diperoleh dari link.springer.com.
5. Cotton, F. Albert dan Wilkinson, Geoffrey. (1980). Kimia Anorganik Lanjut. Edisi keempat. John Wiley & Sons.
6. Ismail, MI (1979). Ekstraksi Logam dari Sulfida Menggunakan Sulfur Trioksida dalam Fluidised Bed. J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979, 29, 361-366. Dipulihkan dari onlinelibrary.wiley.com.