Sejarah dan Karakteristik Belerang

Sejarah Belerang 

Menurut Genesis, belerang sudah lama dikenal oleh nenek moyang sebagai batu belerang. Pada umumnya, endapan belerang mempunyai hubungan erat dengan kegiatan gunung berapi. Beberapa pendapat mengenai genesa belerang :

• Belerang berasal dari H₂S yang merupakan hasil reduksi CaSO₄ oleh     karbon dan methan. Terbentuknya H₂S dapat melalui dua cara, yaitu oksidasi oleh air tanah dan reaksi antara H₂S dengan CaSO₄.

• Belerang dibentuk oleh bakteri de sulpho vibrio de sulfuricans.     Prosesnya, sulfat oleh bakteri diubah menjadi sulfite. Selanjutnya sulfit diubah menjadi belerang.

• Belerang terdapat pada gypsum yang diendapkan langsung dari poly sulfite.

• Cebakan belerang ditemukan sebagai hasil sublimasi solfatara atau fumarola yang merupakan hasil dari aktivitas gunung berapi.

Karakteristik Belerang

      Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dengan nomor atom 16 diwakili oleh simbol S. Pada kondisi normal, atom belerang membentuk molekul siklik octatomic dengan rumus kimia S8. Elemen sulfur merupakan padatan kristal kuning cerah. Belerang dapat bereaksi baik sebagai oksidan atau mengurangi agen. Belerang mengoksidasi logam dan beberapa nonlogam, termasuk karbon, yang mengisi elektron negatif dalam senyawa organosulfur, tetapi mengurangi oksidan yang kuat beberapa, seperti oksigen dan fluor.

      Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni dan sulfida dan mineral sulfat. Kristal elemen sulfur biasanya dicari oleh kolektor mineral untuk bentuk cerah polyhedron berwarna. Menjadi berlimpah dalam bentuk asli, belerang sejak zaman dahulu  di Yunani kuno, Cina dan Mesir. Asap belerang digunakan sebagai fumigants, dan belerang yang mengandung campuran obat yang digunakan sebagai balsem dan antiparasitics.

     Sulfur dirujuk dalam Alkitab sebagai belerang dalam bahasa Inggris, dengan nama ini masih digunakan dalam istilah non-ilmiah. Beberapa belerang dianggap cukup penting untuk menerima simbol sendiri alkemis nya.. Hal itu diperlukan untuk membuat kualitas terbaik dari mesiu hitam, dan bubuk kuning cerah itu dihipotesiskan oleh para alkimiawan yang mengandung beberapa sifat emas, yang mereka berusaha untuk mensintesis dari itu. Pada 1777, Antoine Lavoisier membantu meyakinkan masyarakat ilmiah bahwa belerang unsur dasar, bukan senyawa.

       Sulfur diekstraksi dari kubah garam mana kadang-kadang terjadi dalam bentuk hampir murni, tetapi metode ini telah usang sejak akhir abad 20. Hari ini, hampir semua elemen sulfur diproduksi sebagai produk sampingan untuk  menghilangkan kontaminan yang mengandung sulfur dari gas alam dan minyak bumi. Penggunaan dalam bidang komersial yaitu dalam pupuk, karena kebutuhan relatif tinggi tanaman untuk itu, dan dalam pembuatan asam sulfat, Banyak senyawa sulfur odiferous, dan bau gas alam odorized, aroma sigung, jeruk, dan bawang putih adalah karena senyawa belerang. Hidrogen sulfida yang dihasilkan oleh organisme hidup menanamkan bau busuk karakteristik untuk telur dan proses biologis lainnya.

      Belerang merupakan elemen penting bagi semua kehidupan, dan secara luas digunakan dalam proses biokimia. Dalam reaksi metabolik, senyawa sulfur berfungsi sebagai bahan bakar baik dan pernafasan (oksigen-menggantikan) bahan untuk organisme sederhana. Sulfur dalam bentuk organik hadir di biotin vitamin dan tiamin, yang terakhir yang bernama untuk kata Yunani untuk belerang. Belerang merupakan bagian penting dari banyak enzim dan juga dalam molekul antioksidan seperti glutathione dan thioredoxin. Belerang organik terikat adalah komponen dari semua protein, sebagai asam amino sistein dan metionin. Ikatan disulfida sebagian besar bertanggung jawab untuk kekuatan mekanik dan terpecahkannya keratin protein, yang ditemukan di kulit terluarnya, rambut, dan bulu, dan elemen berkontribusi terhadap bau menyengat mereka ketika dibakar.

• Belerang ditemukan sebagai unsure bebas, sebagai sulfide (FeS, PbS, ZnS), sebagai sulfat (CaSO₄.2H₂O dan MgSO_4.7H₂O)
• Terdiri dalam dua bentuk alotrop, yaitu belerang rombuk dan belerang monoklin
• Unsur belerang berupa campuran satuan S_8, S_6, S₄

        Belerang atau sulfur adalah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang S dan nomor atom 16. Bentuknya adalah nonlogam yang tak berasa, tak berbau dan multivalent. Belerang, dalam bentuk aslinya adalah sebuah zat padat kristalin kuning. Di alam, belerang dapat ditemukan sebagai unsur murni atau sebagai mineral- mineral sulfide dan sulfate. Ia adalah unsur penting untuk kehidupan dan ditemukan dalam dua asam amino. Penggunaan komersilnya terutama dalam fertilizer namun juga dalam bubuk mesiu, korek api, insektisida, dan fungisida.

Sumber dan Cara Penambangan Belerang

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. Sulfur tersebar di alam sebagai pirit, galena, sinabar, stibnite, gipsum, garam epsom, selestit, barit dan lain-lain.
Cara Penambangan
    Belerang (sulfur) dialam biasanya ditemukan dalam bentuk kristal belerang dan dapat juga dalam bentuk persenyawaan dengan logam lain (golongan sulfida dan garam sulfo) seperti galena, spalerit dan pirit. Belerang juga dihasilkan secara komersial dari sumber mata air hingga endapan garam yang melengkung sepanjang Lembah Gulf di Amerika Serikat. Pengambilan endapan belerang biasanya dilakukan dengan metode penambangan. Adapun penambangan belerang dilakukan dengan beberapa metode antara lain : metode tambang terbuka, metode tambang bawah tanah, metode Frasch-Process, dan metode penambangan manual.

• Metode tambang terbuka :Kegiatan penambangan belerang dengan metode ini dilakukan untuk endapan tipe stratigrafi dan vulkanis yang terletak dekat dengan permukaan bumi. Pengambilan dengan metode ini dapat menggunakan alat-alat sederhana atau dapat juga dengan menggnakan alat mekanis seperti shovel, monitor, dan dragline excavator. Material hasil penambangan dengan metode ini dimuat dan diangkut dengan pikulan, lori, dump truck, dan sejenisnya baru kemudian diproses lebih lanjut sesuai dengan keperluan.

• Metode tambang bawah tanah :
  Kegiatan penambangan belerang dengan metode tambang bawah tanah dikhususkan bagi endapan belerang yang terdapat di bawah permukaan bumi. Adapun penambangan dikerjakan dengan membuat lubang-lubang bukaan kearah endapan, seperti shaft, tunneling, drift, adit, dan lain-lain.

• Metode Frasch-Process :Proses Frasch merupakan suatu proses pengeboran yang ditujukan untuk mendapatkan kembali simpanan belerang yang terkandung di dalam tanah. Proses ini ditemukan oleh Herman Frasch (1851-1914), seorang insinyur teknik kimia muda dari Jerman. Pada tahun 1868, Frasch mencoba peruntungannya dengan datang ke Amerika dimana kondisi saat itu Civil War (Perang Sipil) baru saja berakhir dan perekonomian disana mulai bergerak ke arah kemakmuran. Segera setelah kedatangannya, Frasch mendirikan industri laboratorium yang berada di Philadelphia, dan pada 1876, ia berhasil mematenkan proses pembuatan parafin dari minyak mentah.
  
  Hal ini membuat Frasch menarik perhatian dari Standard Oil Company, yang kemudian mempekerjakan Frasch untuk bekerja di Cleveland, Ohio laboratorium. Disana, Frasch mengamati bahwa banyak dari sumur minyak yang tidak dapat dijual karena berisi komponen belerang.
  
  
  
  Jika minyak “asam” ini dibakar maka akan menghasilkan kualitas yang jelek dan bau yang menyengat bahkan setelah itu dimurnikan. Frasch akhirnya menemukan cara untuk menanggulangi ketidakmurnian ini.
  
  Dalam metode yang dia patenkan di tahun 1887, minyak sebelumnya didistilasi dahulu dengan tembaga oksida atau oksida logam lainnya dengan tujuan mengekstraksi sulfurnya. Setelah itu jumlah oksida yang dibutuhkan bisa didapatkan kembali dan digunakan lagi. Proses ini meningkatkan pasokan minyak yang bermanfaat bagi Amerika Serikat dan membantu mengatur tahapan baru dalam industri untuk merintis perindustrian mobil.
  
  Terobosan Frasch yang berikutnya adalah ide mengenai pengeboran untuk belerang-mineral yang digunakan untuk membuat asam sulfat (sulfuric acid), yang mana saat ini adalah industri yang paling penting yang diproduksi indutri kimia. Meskipun belerang adalah bahan padatan, Frasch percaya bahawa simpanan belerang dalam tanah mampu ia lelehkan dan kemudian dipompa ke atas permukaan, dengan demikian makin banyak minyak yang dapat diproduksi.
  
  Pada saat itu, di pulau Mediterania tepatnya Sisilia memiliki hampir sebuah monopoli dari sumber daya alam belerang, di mana disana deposit belerang berada di tempat yang dangkal dan mudah ditambang. Sebagai tambahan, pekerja Sisilia menerima upah rendah dan kondisi yang kasar daripada penambang di Amerika. Texas dan Louisiana merupakan lahan tambang yang besar jumlah belerangnya , tetapi terletak jauh dibawah tanah, dilindungi oleh rawa-rawa dan pasir. Frasch pada tahun 1894 untuk kali pertama berusaha untuk melakukan pengeboran belerang di rawa Louisiana. Dia menyesuaikan metode yang digunakan sebelumnya untuk pertambangan garam larut dalam air. Untuk mencairkan belerang, air panas dipompakan melebihi titik normal didihnya ke dalam tanah melalui borehole. Setelah mengatasi berbagai masalah teknis, Frasch mengelola proses untuk mendapatkan campuran yg berupa lelehan belerang dan air. Frasch kemudian melakukan proses improvisasi dengan menggunakan kompresi udara dan memompa belerang ke permukaan. Meskipun banyak bahan bakar yang dikonsumsi untuk memanaskan air untuk meleburkan belerang, deposit minyak yang besar yang ditemukan cukup baik. Ditahun 1902, proses Frasch untuk produksi sulfur menjadi praktek yang bisa diterapkan secara umum, sehingga memberikan Amerika pasokan belerang dan asam sulfat sendiri untuknya. Ini merupakan salah satu langkah mengurangi ketergantungan Amerika Serikat dari Eropa untuk industri kimia. Saat ini, proses Frasch digunakan untuk menghasilkan hampir sepertiga dari semua komersial belerang.
  
  Penambangan belerang dengan metode ini dilakukan untuk endapan belerang yang ditutupi oleh lapisan tanah yang sangat tebal. Penambangan dengan cara ini dilakukan dengan menginjeksikan air panas ( + 160 ^oC ) kedalam pipa yang akan digunakan. Air panas ini berfungsi untuk melarutkan belerang dari endapan kubah garam atau sejenisnya pada kedalaman antara 150-170 m. Metode ini dikerjakan dengan membuat lubang bor dilengkapi dengan empat macam pipa bergaris tengah 3-20 cm. Setiap pipa ini mempunyai fungsi sebagai berikut :
  - Pipa pertama befungsi sebagai selubung dan pelindung
  - Pipa kedua berfungsi untuk saluran panas
  - Pipa ketiga berfungsi sebagai mengalirkan lelehan.
  - Pipa keempat berfungsi untuk memasukan udara bertekanan tinggi.

• Metode Penambangan Manual :Penambangan belerang dengan metode ini dilakukan apabila kandungan endapan belerang yang ada tidak terlalu banyak atau sedikit. Cara penambangannya dengan metode ini biasanya dilakukan dengan menggunakan alat-alat penambangan manual, seperti cangkul, linggis, gancu, dan keranjang serta dilaksanakan dengan sistem padat karya.

Sifat Senyawa Belerang

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.

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.

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