Belerang

16 fosforus←sulfur→klorin O ↑ S ↓ Se Jadual berkala
Umum
Nama,Simbol,Nombor	sulfur, S, 16
Siri kimia	bukan logam
Kumpulan,Kala,Blok	16,3,p
Rupa	kuning terang
Jisim atom	32.065(5)g/mol
Konfigurasi elektron	[Ne] 3s23p4
Bilangan elektron per petala	2, 8, 6
Sifat fizikal
Keadaan	pepejal
Ketumpatan(sekitarsuhu bilik)	(alfa) 2.08 g/cm³
Ketumpatan(sekitarsuhu bilik)	(beta) 1.96 g/cm³
Ketumpatan(sekitarsuhu bilik)	(gama) 1.92 g/cm³
Ketumpatan cecair pada takat lebur	1.819 g/cm³
Takat lebur	388.36K (115.21 °C,239.38 °F)
Takat didih	717.8 K (444.6 °C, 832.3 °F)
Haba pelakuran	(mono) 1.727 kJ/mol
Haba pengewapan	(mono) 45 kJ/mol
Muatan haba	(25 °C) 22.75 J/(mol·K)
Tekanan wap P/Pa 1 10 100 1 k 10 k 100 k padaT/K 375 408 449 508 591 717
Sifat atom
Struktur hablur	ortorombus
Keadaan pengoksidaan	−1, ±2, 4,6 (oksidaasidkuat)
Keelektronegatifan	2.58 (skala Pauling)
Tenaga pengionan	pertama: 999.6 kJ/mol
	kedua: 2252 kJ/mol
	ketiga: 3357 kJ/mol
Jejari atom	100pm
Jejari atom (kiraan)	88pm
Jejari kovalen	102pm
Jejari Van der Waals	180pm
Lain-lain
Sifat kemagnetan	tiada data
Rintangan elektrik	(20 °C) (amorfus) 2×1015Ω·m
Keberkonduktan haba	(300 K) (amorfus) 0.205 W/(m·K)
Modulus pukal	7.7 GPa
Skala kekerasan Mohs	2.0
Nombor CAS	7704-34-9
Isotop
iso NA separuh hayat DM DE(MeV) DP 32S 95.02% Sstabildengan 16neutron 33S 0.75% Sstabildengan 17neutron 34S 4.21% Sstabildengan 18neutron 35S syn 87.32 d β- 0.167 35Cl 36S 0.02% Sstabildengan 20neutron
Rujukan

Belerang(disebut[be.lé.rang];Jawi:‏بليرڠ‎code: ms is deprecated‎) atau nama saintifiknyasulfur(Jawi:‏سولفور‎code: ms is deprecated‎) adalahunsur kimiadi dalamjadual berkalayang mempunyai simbolSdannombor atom16.

Ia adalah unsur bukan logammultivalenyang berlimpah, tanpa rasa dan tanpa bau. Sulfur, dalam bentuk aslinya, adalah satu hablur pepejal yang berwarna kuning. Dalam alam semulajadi, ia dijumpai dalam bentuk unsur tulen atau dalam bentuk mineralsulfidaatausulfat.Ia merupakan unsur penting untuk kehidupan dan adalah didapati dalam duaasid amino.Secara komersilnya, sulfur digunakan terutamanya dalambajadan juga digunakan secara meluas dalamubat bedil,mancis,racun seranggadanracun kulat.

Peristilahan

"Belerang" merupakan turunan akar Austronesia*maliraŋmelalui perubahan kepada *baliraŋyang turut sewarisan perkataan sama makna dalam bahasa-bahasa serumpun sepertiꦮ꧀ꦭꦶꦫꦁcode: jv is deprecatedwelirangdalambahasa Jawa.

"Sulfur" merupakan istilah lebih digunakan dalam konteks saintifik meminjambahasa Latinsulpur.

Sifat-sifat utama

Sekeping sulfur melebur menjadi cecair merah darah. Apabila terbakar, ia mengeluarkan nyala berwarna biru.

Pada suhu bilik, sulfur adalah satu pepejal lembut berwarna kuning terang. Sulfur adalah terkenal dengan baunya yang tidak menyenangkan yang menyerupai bau telur-telur busuk. Bau tersebut adalah sebenarnya ciri bagihidrogen sulfida(H₂S); sulfur keunsuran adalah tidak berbau. Ia terbakar dengan nyalaan biru dan mengeluarkansulfur dioksida,yang dikenali kerana bau peliknya yang menyesakkan. Sulfur adalah tak larut dalam air tetapilarutdalamkarbon disulfidadan pada kadar kelarutan yang kurang sedikit dalam pelarut organik lain sepertibenzena.Keadaan pengoksidaansulfur yang biasa termasuk −2, +2, +4 dan +6. Sulfur membentuk sebatian stabil bersama semua unsur kecuali gas nadir.

Sulfur dalam keadaan pepejal biasanya wujud sebagai siklik berbentuk mahkota yang terdiri daripada molekul-molekul S₈.Sulfur mempunyai banyakalotropselain S₈.Dengan membuang satu atom daripada mahkota akan menghasilkan S₇,yang berperanan dalam warna kuning sulfur yang unik. Terdapat banyak lagi bentuk cincin lain yang disediakan, termasuk S₁₂dan S₁₈.Secara bandingannya, jirannyaoksigenyang lebih ringan hanya wujud dalam dua keadaan yang mempunyai kepentingan kimia: O₂dan O₃.Selenium,analog sulfur yang lebih berat boleh membentuk cincin tetapi lebih sering dijumpai sebagai satu rangkaian polimer.

Kristalografisulfur adalah kompleks. Bergantung kepada keadaan-keadaan yang tertentu,alotropsulfur membentuk beberapastruktur hablurberbeza, antara yang paling terkenal adalahrombusdanmonoklinikS₈.

Suatu sifat unik ialahkelikatansulfur yang lebur, iaitu berbeza dengan kebanyakan cecair lain, ia meningkat dengan suhu oleh keranapembentukan rangkaian-rangkaianpolimer.Bagaimanapun, setelah menjangkau suhu yang tertentu, kelikatan mula menurun kerana terdapatnya tenaga yang mencukupi untuk memecahkan rantaian-rantaian.

Sulfuramorfusatau "plastik" boleh dihasilkan melalui pendinginan segera sulfur yang lebur. Kajian-kajiankristalografi sinar-xmenunjukkan bahawa bentuk amorfus mungkin mempunyai satu strukturberlingkardengan lapan atom setiap pusingan. Bentuk ini adalahmetastabilpada suhu bilik dan ia akan beransur-ansur kembali semula kepada bentuk hablur. Proses ini berlaku dalam tempoh antara beberapa jam sehinggalah beberapa hari dan boleh dipantaskan dengan menggunakan mangkin.

Aplikasi-aplikasi

Sulfur mempunyai banyak kegunaan industri. Melalui terbitan utamanya,asid sulfurik(H₂SO₄), sulfur adalah antara unsur-unsur yang berkepentingan tinggi sebagai bahan mentah perindustriaan. Ia merupakan kepentingan utama dalam setiap sektorekonomi dunia.

Pengeluaran asid sulfurik adalah penggunaan akhir utama untuk sulfur, dan penggunaan asid sulfurik telah dianggap sebagai satu daripada indeks yang terbaik untuk kemajuan perindustrian sesebuah negara. Asid sulfurik dihasilkan lebih banyak diAmerika Syarikatsetiap tahun daripada mana-mana perindustrian kimia yang lain.

Sulfur juga digunakan dalambateri,bahan cuci,pemvulkanangetah,racun kulat,dan dalam pembuatan baja-bajafosfat.Sulfitdigunakan untukmelunturkertasdan sebagai bahan pengawet dalamwaindanjeruk.Oleh sebab sifatnya yang mudah terbakar, sulfur juga digunakan dalammancis,ubat bedil,danbunga api.Natrium atau ammoniumtiosulfatdigunakan sebagai agen fixingfotografi.Magnesium sulfat,lebih dikenali sebagaigaram Epsom,digunakan sebagaijulap,bahan penambah mandian,exfoliant,atau zatmagnesiumtambahan untuk tumbuh-tumbuhan.

Pada lewat1700-an, pembuat-pembuatperabotmenggunakan sulfur lebur untuk menghasilkan hiasantatah dalamdi dalam rekaan-rekaan mereka. Oleh sebabsulfur dioksidayang terhasil semasa proses peleburan sulfur, pertukangan tatah dalam sulfur tidak lagi diteruskan.

Peranan biologi

Asid aminosisteinadanmetioninamengandungi sulfur, dan juga kesemuapolipeptida,protein,danenzimyang mengandungi asid-asid amino ini. Ini membuatkan sulfur satu komponen yang perlu bagi semuaselhidup.Ikatan disulfidaantara polypeptida adalah sangat penting dalam himpunan dan struktur proteinr.Homosisteinadantaurinaadalah juga asid-asid amino yang mengandungi sulfur tetapi tidak dikodkan olehDNA,malahan juga bukan sebahagian daripadastruktur utamabagi protein-protein. Beberapa jenisbakteriamenggunakanhidrogen sulfida(H₂S) sebagai pengganti air dalam peranan pendermaelektrondalam satu proses yang meyerupaifotosintesistetapi agak primitif. Tumbuhan menyerap sulfur daripada tanah dalam bentukionsulfat.Sulfur yang tak organik membentuk sebahagian daripadakelompok besi sulfur,dan sulfur adalah ligan penyambung dalam tapakCu_Atapaksitokrom c oksidase.Sulfur adalah komponen penting bagikoenzim A

Kesan persekitaran

Pembakaranarang batudanpetroleumoleh industri dan loji-loji kuasa membebaskan jumlahsulfur dioksida(SO₂) yang sangat banyak dan ia bertindak balas dengan air atmosfera dan oksigen untuk menghasilkan asid sulfurik. Asid sulfurik adalah komponen bagihujan asid,yang merendahkanpHtanahdan jasad air tawar, mengakibatkan kerosakan teruk kepadapersekitaran semulajadidanluluhawa kimiapada tugu-tugu dan seni bina. Piawai-piawai bahan api memerlukan semakin banyak sulfur dikeluarkan daripadabahan api fosiluntuk mengelakkan pembentukan hujan asid. Sulfur yang dikeluarkan kemudiannya dikilangkan dan mewakili sebahagian besar daripada pengeluaran sulfur.

Sejarah

Sulfur crystal

Terjemahan Kitab Injil ke dalam Bahasa Melayu biasanya merujuk sulfur sebagai "belerang", menimbulkan penggunaan frasa khutbah 'Api dan belerang', iaitu pendengar sering diingatkan tentang takdir kebinasaan abadi yang menanti mereka-mereka yang tidak percaya dan tidak bertaubat. Dalam bab itu juga ada mengatakan dengan tersiratnya bahawaneraka"berbau seperti belerang", walaupun belerang sebenarnya tidak berbau. "Bau belerang atau sulfur" biasanya merujuk kepada bauhidrogen sulfida,iaitu daripada telur busuk. Sulfur terbakar menghasilkansulfur dioksida,iaitu bau yang dikaitkan dengan mancis bernyala.

Homerpernah menyebut tentang "sulfur pengelak perosak" (pest-averting sulfur) padaabad kelapan SM.Pada424 SM,kaumBoeotiamerosakkan dinding-dinding sebuah kota menggunakan pembakaran satu campuran arang batu, sulfur, dan tar di bawah dinding-dinding tersebut. Pada sekitarabad ke-12,orang cinamenciptaserbuk senapang,yang merupakan satu campurankalium nitrat(KNO₃),karbon,dan sulfur.Ahli-ahli alkimiaawal memberi sulfur simbol kimia yang merupakan segitiga di atas salib. Pada lewat1770-an,Antoine Lavoisiermembantu meyakinkan golongan sains bahawa sulfur merupakan sejenis unsur dan bukannya satu sebatian. Dalam 1867, sulfur ditemui di dalam mendapan-mendapan bawah tanah diLouisianadanTexas.Lapisan hampar atas bumi pada kawasan tersebut merupakanpasir jerlus,lalu menghalang penggunaan pengendalian-pengendalian perlombongan biasa. Oleh ituproses Fraschtelah digunakan.

Ragam kewujudan

Sulfur

Hablur-hablur sulfur padamata air panasWai-o-tapu,New Zealand

Unsur sulfur boleh didapati berdekatanmata air panasdan kawasan-kawasangunung berapidi kebanyakam bahagian dunia, terutamanya sepanjangLingkaran Api Pasifik.Kehadiran-kehadiran ini merupakan asal kepada nama lama sulfur iaitu belerang, kerana sulfur boleh didapati berdekatan dengan genang kawah-kawah gunung berapi. Longgokan-longgokan gunung berapi ini dieksploitasikan diIndonesia,Chile,danJepun.

Longgokan ketara unsur sulfur juga wujud dalamkubah garamsepanjang pantaiTeluk Mexico,dan padasejatandi Eropah timur dan Asia barat. Sulfur dalam longgokan-longgokan ini dipercayai terhasil daripada tindakanbakteria anaerobpada mineralsulfat,terutamanyagipsum.Longgokan-longgokan ini merupakan dasar kepada pengeluaran komersilAmerika Syarikat,Poland,Rusia,Turkmenistan,danUkraine.

Sulfur yang dikeluarkan dari minyak, gas danPasir Minyak Athabascatelah menjadi bekalan lebihan dalam pasaran, dengan simpanan stok sulfur yang sangat besar di serata Alberta.

Sulfur yang dilombong diAlberta,bersedia untuk penghantaran diVancouver, B. C.

Sebatian biasa sulfur yang terhasil secara semula jadi termasuklah logamsulfida,sepertipirit(besi sulfida),batu kawi(merkuri sulfida),galena(plumbum sulfida),sfalerit(zink sulfida) danstibnit(antimoni sulfida); dan logam sulfat, seperti gipsum (kalsium sulfat),alunit(kalium aluminium sulfat), danbarit(barium sulfat).Hidrogen sulfidaadalah gas yang bertanggungjawab untuk bau busuktelur-telur.Ia tehasil secara semula jadi pada hembusan gunung berapi, seperti darilepasan hidroterma,dan daripada tindakan bakteria pada jirim organik reput yang mengandungi sulfur.

Warna-warna tersendiri bulan bergunung berapiMusytari,Io,adalah terhasil daripada bentuk beraneka sulfur lebur, pejal dan bergas. Juga terdapat satu kawasan gelap berdekatankawahAristarchuspadabulanyang mungkin merupakan longgokan sulfur. Sulfur juga hadir dalam berbagai jenismeteorit.

Lihat jugaMineral sulfida,Mineral sulfat.

Sebatian

Hidrogen sulfidamempunyai ciri-ciri berbau telur busuk. Apabila terlarut dalam air, hidrogen sulfida adalah berasid dan akan bertindak balas dengan logam-logam untuk menghasilkan satu siri logam sulfida. Logam sulfida semula jadi adalah biasa ditemui, terutama sebatian besi. Besi sulfida adalah dipanggilpirit.Menariknya, pirit dapat menunjukkan sifat-sifat semikonduktor[1]Diarkibkan2004-12-20 diWayback Machine.Galena,sejenis plumbum sulfida yang terhasil secara semula jadi, merupakansemikonduktoryang pertama ditemui, dan digunakan sebagairektifier(penerus) isyarat dalam "misai kucing" bagihablur radioawal.

Kebanyakan bau busuk bahan organik adalah berdasarkan sebatian yang mengandungi sulfur sepertimetildanetil merkaptanyang digunakan untuk memberi bau kepada gas asli supaya bocoran dapat dikesan dengan mudah. Bau busukbawang putihdan "bau busukskunk"juga disebabkan oleh sebatian organik yang mengandungi sulfur. Bagaimanapun, tidak semua sebatian organik sulfur berbau busuk; misalnya,merkaptan limau gedang,satumonoterpenoidyang mengandungi sulfur dan adalah bertanggungjawab dalam ciri baulimau gedang.

Polimer sulfur nitrida mempunyai sifat-sifat logam walaupun ia tidak mengandungi sebarang atomlogam.Sebatian ini juga mengandungi sifat keelektrikan dan optik yang ganjil. Polimer ini boleh dihasilkan daripadatetrasulfur tetranitridaS₄N₄.

Fosforus sulfida adalah penting dalam sintesis. Misalnya, P₄S₁₀dan terbitannya iaitubahan uji Lawessondannaftalen-1,8-diyl 1,3,2,4-ditiadifosfetan 2,4-disulfidadigunakan untuk menggantikan oksigen daripada beberapa molekul organik dengan sulfur.

Sebatian-sebatian lain yang mengandungi sulfur termasuklah:

Sebatian sulfur tak organik:

• Sulfida(S^2-), satu kumpulan sebatian kompleks yang biasanya diterbitkan daripada S^2-.Kadmium sulfida(CdS) merupakan satu contoh.
• Sulfit(SO₃^2-), garam-garam bagiasid sulfurus(H₂SO₃) yang dihasilkan dengan melarutkan SO₂dalam air. Asid sulfurus dan sulfit sepadan adalah agen penurun yang agak kuat. Sebatian lain yang diterbit daripada SO₂termasuklah pirosulfit atau ion metabisulfite (S₂O₅²⁻).
• Sulfat(SO₄^2-), garam-garam bagiasid sulfurik.Asid sulfurik juga bertindak balas dengan SO₃pada nisbah molar seimbang untuk membentukasid pirosulfurik(H₂S₂O₇).
• Tiosulfat(kadangkala dirujuk sebagai tiosulfit atau "hiposulfit" ) (S₂O₃²⁻). Tiosulfat digunakan dalam pengekalan gambar (HYPO) iaitu sebagai agen penurunan. Ammonium tiosulfat dikaji sebagai pengganti kepadasianidadalam melarut lesapemas.[2]
• Natrium ditionit,Na₂S₂O₄,adalah dianion penurun kuat yang diterbitkan daripada asid hiposulfurus/ditionus.
• Natrium ditionat(Na₂S₂O₆).
• Asid politionik(H₂S_nO₆), di mananberjulat antara 3 hingga 80.
• Asid peroksimonosulfurik(H₂SO₅) danasid peroksidisulfurik(H₂S₂O₈), masing-masing dihasilkan daripada tindakan SO₃padaH₂O₂pekat, danH₂SO₄pada H₂O₂pekat.
• Natrium polisulfida(Na₂S_x)
• Sulfur heksafluorida,SF₆,gas yang mampat pada keadaan ambien, adalah digunakan perejang yang tidak reaktif dan tidak bertoksik
• Sulfur nitrida adalah sebatian rangkaian dan siklik yang mengandungi hanya S dan N.Tetrasulfur tetranitridaS₄N₄adalah satu contoh.
• Tiosianatmengandungi kumpulan SCN^-.Pengoksidaan tiosianat manghasilkantiosianogen,(SCN)₂dengan keterkaitan NCS-SCN.

Sebatian sulfur organik(di mana R, R', dan R'' adalah kumpulan organik seperti CH₃):

• Tioetermempunyai bentukR-S-R'.Sebatian-sebatian ini adalah padananeterbagi sulfur.
• Ion-ionsulfoniummempunyai formula RR'S-R'', iaitu di mana tiga kumpulan berkait dengan pusat sulfur berkation.Dimetilsulfoniopropionat(DMSP;(CH₃)₂S⁺CH₂CH₂COO^-) adalah sejenis ion sulfonium, yang penting dalam kitar sulfur organik laut.
• Tiol(juga dikenali sebagai merkaptan) mempunyai bentuk R-SH. Ini adalah padananalkoholbagi sulfur.
• Ion-ionTiolatmempunyai bentuk R S^-.Anion-anion sebegini terhasil daripada tindakantioldengan bes.
• Sulfoksidamempunyai bentukR-S(=O)-R'.Sulfoksida biasa ialahDMSO.
• Sulfonmempunyai bentukR-S(=O)₂-R'.Sulfon biasa adalah sulfolan C₄H₈SO₂.

Lihat jugaSebatian-sebatian sulfur.

Isotop

Sulfur mempunyai 18isotop,empat antaranya stabil:³²S (95.02%),³³S (0.75%),³⁴S (4.21%), dan³⁶S (0.02%). Selain daripada³⁵S, [isotop radioaktif]] sulfur mempunyai jangka hayat pendek.³⁵S terbentuk olehperkecaiansinar kosmos⁴⁰Ardalamatmosfera.Ia mempunyaisetengah hayat87 hari.

Apabilamineralsulfida termendak, keseimbangan isotop antara pepejal dan cecair boleh menyebabkan perbezaan-perbezaan kecil pada nilai δS-34 mineral kogenetik. Perbezaan antara mineral boleh digunakan untuk menganggar suhu keseimbangan. δC-13 dan δS-34 bagikarbonatyang wujud-sama serta sulfida boleh digunakan untuk menentukanpHdanfugasitioksigenbagi bendalir yang mengandungi bijih semasa pembentukan bijih.

Dalam kebanyakan ekosistemhutan,sulfat dihasilkan kebanyakannya daripada atmosfera; luluhawa bijih mineral dan sejatan (evaporit) juga menyumbang kepada kandungan sulfur. Sulfur dengan juzuk isotop tersendiri digunakan untuk mengenalpasti sumber-sumber pencemaran, dan sulfur yang diperkaya ditambah sebagai penyurih dalam kajian-kajianhidrologi.Perbezaan-perbezaan dalamkelimpahan semulajadiboleh juga digunakan dalam sistem-sistem di mana terdapat variasi mencukupi dalam kandungan³⁴S komponen-komponen ekosistem. Tasik-tasikbanjaran Rockyyang dipercayai didominasi oleh sumber-sumber sulfat atmosfera telah ditemui memiliki nilai δS-34 yang berbeza daripada tasik-tasik yang dipercayai didominasi oleh sumber sulfat legeh.

Langkah pengawasan

Karbon disulfida, karbon oksisulfida, hidrogen sulfida, dan sulfur dioksida haruslah dikendalikan dengan berhati-hati.

Walaupunsulfur dioksidaadalah cukup selamat untuk digunakan sebagaibahan penambah makanandalam jumah yang sedikit, pada kepekatan tinggi ia akan bertindak balas dengan kelembapan untuk membentukasid sulfurusyang dalam kuantiti yang cukup boleh merosakkanparu-paru,matadantisu-tisu.Pada makhluk-makhluk yang tidak mempunyai peparu seperti serangga dan tumbuhan, ia dapat menghalangpernafasan.

Hidrogen sulfidaadalah agaktoksik(lebih beracun daripadasianida). Walaupun baunya sengit pada mulanya, ia dengan cepatnya mematikan deria bau, jadi mangsa-mangsa mungkin tidak dapat mengesan kehadirannya sehinggalah keadaan menjadi agak terlambat.

Lihat juga

• Kitar sulfur
• Ikatan disulfida
• SulfoniumS⁺,S⁺R₃

Rujukan

Sumber utama

• Los Alamos National Laboratory – Sulfur
• R. Steudel (ed.): Elemental Sulfur and Sulfur-Rich Compounds (part I & II), Topics in Current Chemistry Vol. 230 & 231, Springer, Berlin 2003.

Pautan luar

• Sulfur phase diagram.
• WebElements.com – Sulfur