Senyawa kimia adalah Zat tunggal yang terbentuk dari beberapa unsur dengan melalui reaksi kimia dan senyawa tersebut juga dapat diuraikan lagi menjadi unsur-unsur pembentuknya dengan reaksi kimia tersebut. Contohnya,
dihidrogen monoksida (
air,
H2O) adalah sebuah senyawa yang terdiri dari dua atom
hidrogen untuk setiap atom
oksigen.
Umumnya, rasio tetap ini harus tetap karena sifat fisikanya, bukan rasio yang dipilih manusia. Oleh karena itu, material seperti
kuningan,
superkonduktor YBCO,
semikonduktor "
aluminium galium arsenida", atau
coklat dianggap sebagai
campuran atau
aloy, bukan senyawa.
Ciri-ciri yang membedakan senyawa adalah dia memiliki
rumus kimia. Rumus kimia memberikan rasio atom dalam zat, dan jumlah atom dalam molekul tunggalnya (oleh karena itu rumus kimia
etena adalah
C2H4 dan bukan
CH2. Rumus kimia tidak menyebutkan apakah senyawa tersebut terdiri atas
molekul; contohnya,
natrium klorida (
garam dapur,
NaCl adalah
senyawa ionik.
Senyawa dapat wujud dalam beberapa
fase. Kebanyakan senyawa dapat berupa zat
padat. Senyawa molekuler dapat juga berupa
cairan atau
gas. Semua senyawa akan terurai menjadi senyawa yang lebih kecil atau
atom individual bila dipanaskan sampai
suhu tertentu (yang disebut
suhu penguraian).
Setiap senyawa kimia yang telah dijelaskan dalam literatur memiliki nomor pengenal yang unik, yaitu
nomor CAS.
Jenis senyawa
Asam (yang sering diwakili dengan rumus umum
HA) secara umum merupakan
senyawa kimia yang bila dilarutkan dalam air akan menghasilkan larutan dengan
pH lebih kecil dari 7. Dalam definisi modern, asam adalah suatu zat yang dapat memberi
proton (ion H
+) kepada zat lain (yang disebut
basa), atau dapat menerima pasangan
elektron bebas dari suatu basa. Suatu asam bereaksi dengan suatu basa dalam reaksi
penetralan untuk membentuk
garam. Contoh asam adalah
asam asetat (ditemukan dalam
cuka) dan
asam sulfat (digunakan dalam baterai atau
aki mobil). Asam umumnya berasa masam; walaupun demikian, mencicipi rasa asam, terutama asam pekat, dapat berbahaya dan tidak dianjurkan.
Berbagai definisi asam
Istilah "asam" merupakan terjemahan dari istilah yang digunakan untuk hal yang sama dalam bahasa-bahasa Eropa seperti
acid (bahasa Inggris),
zuur (bahasa Belanda), atau
Säure (bahasa Jerman) yang secara harfiah berhubungan dengan rasa masam. Dalam
kimia, istilah asam memiliki arti yang lebih khusus. Terdapat tiga definisi asam yang umum diterima dalam kimia, yaitu definisi
Arrhenius,
Brønsted-Lowry, dan
Lewis.
- Arrhenius: Menurut definisi ini, asam adalah suatu zat yang meningkatkan konsentrasi ion hidronium (H3O+) ketika dilarutkan dalam air. Definisi yang pertama kali dikemukakan oleh Svante Arrhenius ini membatasi asam dan basa untuk zat-zat yang dapat larut dalam air.
- Brønsted-Lowry: Menurut definisi ini, asam adalah pemberi proton kepada basa. Asam dan basa bersangkutan disebut sebagai pasangan asam-basa konjugat. Brønsted dan Lowry secara terpisah mengemukakan definisi ini, yang mencakup zat-zat yang tak larut dalam air (tidak seperti pada definisi Arrhenius).
- Lewis: Menurut definisi ini, asam adalah penerima pasangan elektron dari basa. Definisi yang dikemukakan oleh Gilbert N. Lewis ini dapat mencakup asam yang tak mengandung hidrogen atau proton yang dapat dipindahkan, seperti besi(III) klorida. Definisi Lewis dapat pula dijelaskan dengan teori orbital molekul. Secara umum, suatu asam dapat menerima pasangan elektron pada orbital kosongnya yang paling rendah (LUMO) dari orbital terisi yang tertinggi (HOMO) dari suatu basa. Jadi, HOMO dari basa dan LUMO dari asam bergabung membentuk orbital molekul ikatan.
Walaupun bukan merupakan teori yang paling luas cakupannya, definisi Brønsted-Lowry merupakan definisi yang paling umum digunakan. Dalam definisi ini, keasaman suatu senyawa ditentukan oleh kestabilan ion hidronium dan basa konjugat terlarutnya ketika senyawa tersebut telah memberi proton ke dalam larutan tempat asam itu berada. Stabilitas basa konjugat yang lebih tinggi menunjukkan keasaman senyawa bersangkutan yang lebih tinggi.
Sistem asam/basa berbeda dengan reaksi
redoks; tak ada perubahan
bilangan oksidasi dalam reaksi asam-basa.
Sifat-sifat
Secara umum, asam memiliki sifat sebagai berikut:
- Rasa: masam ketika dilarutkan dalam air.
- Sentuhan: asam terasa menyengat bila disentuh, terutama bila asamnya asam kuat.
- Kereaktifan: asam bereaksi hebat dengan kebanyakan logam, yaitu korosif terhadap logam.
- Hantaran listrik: asam, walaupun tidak selalu ionik, merupakan elektrolit.
Sifat kimia
Dalam air, reaksi
kesetimbangan berikut terjadi antara suatu asam (HA) dan air, yang berperan sebagai basa,
HA + H
2O ↔ A
- + H
3O
+
Tetapan asam adalah tetapan kesetimbangan untuk reaksi HA dengan air:
![K_a = \frac{[\mbox{H}_{3}\mbox{O}^+][ \mbox{A}^-]}{[\mbox{HA}]}](http://upload.wikimedia.org/math/4/7/5/475736351c84694f7cd757136735c907.png)
Asam kuat mempunyai nilai
Ka yang besar (yaitu, kesetimbangan reaksi berada jauh di kanan, terdapat banyak H
3O
+; hampir seluruh asam terurai). Misalnya, nilai
Ka untuk
asam klorida (HCl) adalah 10
7.
Asam lemah mempunyai nilai
Ka yang kecil (yaitu, sejumlah cukup banyak HA dan A
- terdapat bersama-sama dalam larutan; sejumlah kecil H
3O
+ ada dalam larutan; asam hanya terurai sebagian). Misalnya, nilai
Ka untuk asam asetat adalah 1,8 × 10
-5.
Asam kuat mencakup asam
halida - HCl, HBr, dan HI. (Tetapi, asam fluorida, HF, relatif lemah.) Asam-asam okso, yang umumnya mengandung atom pusat ber-
bilangan oksidasi tinggi yang dikelilingi oksigen, juga cukup kuat; mencakup HNO
3, H
2SO
4, dan HClO
4. Kebanyakan asam
organik merupakan asam lemah.
Larutan asam lemah dan garam dari basa konjugatnya membentuk
larutan penyangga.
Sejarah
Sekitar tahun 1800, banyak kimiawan Prancis, termasuk
Antoine Lavoisier, secara keliru berkeyakinan bahwa semua asam mengandung
oksigen. Lavoisier mendefinisikan asam sebagai zat mengandung oksigen karena pengetahuannya akan asam kuat hanya terbatas pada asam-asam okso dan karena ia tidak mengetahui komposisi sesungguhnya dari asam-asam halida, HCl, HBr, dan HI. Lavoisier-lah yang memberi nama oksigen dari kata bahasa Yunani yang berarti "pembentuk asam". Setelah unsur klorin, bromin, dan iodin teridentifikasi dan ketiadaan oksigen dalam asam-asam halida ditemukan oleh Sir
Humphry Davy pada tahun
1810, definisi oleh Lavoisier tersebut harus ditinggalkan.
Kimiawan Inggris pada waktu itu, termasuk Humphry Davy, berkeyakinan bahwa semua asam mengandung
hidrogen. Kimiawan Swedia Svante Arrhenius lalu menggunakan landasan ini untuk mengembangkan definisinya tentang asam. Ia mengemukakan teorinya pada tahun
1884.
Pada tahun
1923,
Johannes Nicolaus Brønsted dari Denmark dan
Martin Lowry dari Inggris masing-masing mengemukakan definisi protonik asam-basa yang kemudian dikenal dengan nama kedua ilmuwan ini. Definisi yang lebih umum diajukan oleh
Lewis pada tahun yang sama, menjelaskan reaksi asam-basa sebagai proses transfer pasangan elektron.
Penggunaan asam
Asam memiliki berbagai kegunaan. Asam sering digunakan untuk menghilangkan karat dari logam dalam proses yang disebut
"pengawetasaman" (pickling). Asam dapat digunakan sebagai elektrolit di dalam
baterai sel basah, seperti
asam sulfat yang digunakan di dalam
baterai mobil. Pada tubuh manusia dan berbagai hewan,
asam klorida merupakan bagian dari
asam lambung yang disekresikan di dalam
lambung untuk membantu memecah
protein dan
polisakarida maupun mengubah proenzim
pepsinogen yang inaktif menjadi enzim
pepsin. Asam juga digunakan sebagai
katalis; misalnya, asam sulfat sangat banyak digunakan dalam proses
alkilasi pada pembuatan bensin.
Asam sulfat,
H2SO4, merupakan
asam mineral (anorganik) yang kuat. Zat ini larut dalam
air pada semua perbandingan. Asam sulfat mempunyai banyak kegunaan dan merupakan salah satu produk utama
industri kimia. Produksi dunia asam sulfat pada tahun 2001 adalah 165 juta ton, dengan nilai perdagangan seharga US$8 juta. Kegunaan utamanya termasuk pemrosesan bijih
mineral, sintesis kimia, pemrosesan air
limbah dan pengilangan minyak.
Keberadaan
Asam sulfat murni yang tidak diencerkan tidak dapat ditemukan secara alami di bumi oleh karena sifatnya yang
higroskopis. Walaupun demikian, asam sulfat merupakan komponen utama
hujan asam, yang terjadi karena
oksidasi sulfur dioksida di atmosfer dengan keberadaan
air (oksidasi
asam sulfit). Sulfur dioksida adalah produk sampingan utama dari pembakaran bahan bakar seperti batu bara dan minyak yang mengandung sulfur (belerang).
Asam sulfat terbentuk secara alami melalui oksidasi mineral sulfida, misalnya besi sulfida. Air yang dihasilkan dari oksidasi ini sangat asam dan disebut sebagai
air asam tambang. Air asam ini mampu melarutkan logam-logam yang ada dalam bijih sulfida, yang akan menghasilkan uap berwarna cerah yang beracun. Oksidasi besi sulfida
pirit oleh oksigen molekuler menhasilkan besi(II), atau Fe
2+:
- 2 FeS2 + 7 O2 + 2 H2O → 2 Fe2+ + 4 SO42− + 4 H+
Fe
2+ dapat kemudian dioksidasi lebih lanjut menjadi Fe
3+:
- 4 Fe2+ + O2 + 4 H+ → 4 Fe3+ + 2 H2O
Fe
3+ yang dihasilkan dapat diendapkan sebagai
hidroksida:
- Fe3+ + 3 H2O → Fe(OH)3 + 3 H+
Besi(III) atau ion feri juga dapat mengoksidasi pirit. Ketika oksidasi pirit besi(III) terjadi, proses ini akan berjalan dengan cepat. Nilai
pH yang lebih rendah dari nol telah terukur pada air asam tambang yang dihasilkan oleh proses ini.
Asam sulfat di luar angkasa
Atmosfer Venus
Asam sulfat diproduksi di atmosfer bagian atas
Venus dari
karbon dioksida,
sulfur dioksida, dan uap air secara
fotokimia oleh cahaya
matahari.
Foton ultraviolet dengan panjang gelombang kurang dari 169
nm dapat mengakibatkan fotodisosiasi karbon dioksida menjadi
karbon monoksida dan
oksigen atomik.
Oksigen atomik sangatlah reaktif. Ketika ia bereaksi dengan sulfur dioksida yang merupakan sekelumit bagian dari atmosfer Venus,
sulfur trioksida dihasilkan, dan ketika bergabung dengan air, akan menghasilkan asam sulfat.
- CO2 → CO + O
- SO2 + O → SO3
- SO3 + H2O → H2SO4
Di bagian atas atmosfer Venus yang lebih dingin, asam sulfat terdapat dalam keadaan cair, dan awan asam sulfat yang tebal menghalangi pandangan permukaan Venus ketika dipandang dari atas. Awan permanen Venus menghasilkan hujan asam yang pekat sama halnya atmosfer bumi menghasilkan air hujan.
Atmosfer Venus menunjukkan adanya siklus asam sulfat. Setelah tetesan hujan asam sulfat jatuh ke lapisan atmosfer yang lebih panas, asam sulfat akan dipanaskan dan melepaskan uap air, sehingga asam sulfat tersebut menjadi lebih pekat. Ketika mencapai temperatur di atas 300 °C, asam sulfat mulai berdekomposisi menjadi sulfur trioksida dan air (dalam fase gas). Sulfur trioksida sangatlah reaktif dan berdisosiasi menjadi sulfur dioksida dan oksigen atomik, yang akan kemudian mengoksidasi karbon monoksida menjadi karbon dioksida.
Sulfur dioksida dan uap air kemudian naik secara arus konveksi dari lapisan tengah atmosfer menuju lapisan atas, di mana keduanya akan diubah kembali lagi menjadi asam sulfat, dan siklus ini kemudian berulang.
Pada permukaan es Europa
Spektrum inframerah dari
misi Galileo NASA menunjukkan adanya absorpsi khusus pada satelit
Yupiter Europa yang mengindikasikan adanya satu atau lebih hidrat asam sulfat. Interpretasi spektrum ini kontroversial. Beberapa ilmuwan planet lebih condong menginterpretasikan spektrum ini sebagai ion sulfat, kemungkinan sebagai bagian dari mineral Europa.
[1]
Pembuatan
Asam sulfat diproduksi dari
belerang,
oksigen, dan
air melalui
proses kontak.
Pada langkah pertama,
belerang dipanaskan untuk mendapatkan
sulfur dioksida:
- S (s) + O2 (g) → SO2 (g)
Sulfur dioksida kemudian dioksidasi menggunakan
oksigen dengan keberadaan
katalis vanadium(V) oksida:
- 2 SO2 + O2(g) → 2 SO3 (g) (dengan keberadaan V2O5)
Sulfur trioksida diserap ke dalam 97-98% H
2SO
4 menjadi
oleum (H
2S
2O
7), juga dikenal sebagai
asam sulfat berasap. Oleum kemudian diencerkan ke dalam air menjadi asam sulfat pekat.
- H2SO4 (l) + SO3 → H2S2O7 (l)
- H2S2O7 (l) + H2O (l) → 2 H2SO4 (l)
Perhatikan bahwa pelarutan langsung SO
3 ke dalam air tidaklah praktis karena reaksi sulfur trioksida dengan air yang bersifat
eksotermik. Reaksi ini akan membentuk aerosol korosif yang akan sulit dipisahkan.
- SO3(g) + H2O (l) → H2SO4(l)
Sebelum tahun 1900, kebanyakan asam sulfat diproduksi dengan
proses bilik.
[2]
Sifat-sifat fisika
Bentuk-bentuk asam sulfat
Walaupun asam sulfat yang mendekati 100% dapat dibuat, ia akan melepaskan
SO3 pada titik didihnya dan menghasilkan asam 98,3%. Asam sulfat 98% lebih stabil untuk disimpan, dan merupakan bentuk asam sulfat yang paling umum. Asam sulfat 98% umumnya disebut sebagai
asam sulfat pekat. Terdapat berbagai jenis
konsentrasi asam sulfat yang digunakan untuk berbagai keperluan:
- 10%, asam sulfat encer untuk kegunaan laboratorium,
- 33,53%, asam baterai,
- 62,18%, asam bilik atau asam pupuk,
- 73,61%, asam menara atau asam glover,
- 97%, asam pekat.
Terdapat juga asam sulfat dalam berbagai kemurnian. Mutu teknis H
2SO
4 tidaklah murni dan seringkali berwarna, namun cocok untuk digunakan untuk membuat pupuk. Mutu murni asam sulfat digunakan untuk membuat
obat-obatan dan zat warna.
Apabila SO
3(g) dalam konsentrasi tinggi ditambahkan ke dalam asam sulfat, H
2S
2O
7 akan terbentuk. Senyawa ini disebut sebagai
asam pirosulfat,
asam sulfat berasap, ataupun
oleum. Konsentrasi oleum diekspresikan sebagai %SO
3 (disebut %oleum) atau %H
2SO
4 (jumlah asam sulfat yang dihasilkan apabila H
2O ditambahkan); konsentrasi yang umum adalah 40% oleum (109% H
2SO
4) dan 65% oleum (114,6% H
2SO
4). H
2S
2O
7 murni terdapat dalam bentuk padat dengan titik leleh 36 °C.
Asam sulfat murni berupa cairan bening seperti minyak, dan oleh karenanya pada zaman dahulu ia dinamakan 'minyak vitriol'.
Polaritas dan konduktivitas
H
2SO
4 anhidrat adalah cairan yang sangat polar. Ia memiliki
tetapan dielektrik sekitar 100. Konduktivitas listriknya juga tinggi. Hal ini diakibatkan oleh disosiasi yang disebabkan oleh swa-protonasi, disebut sebagai
autopirolisis.
[3]
- 2 H2SO4 → H3SO4+ + HSO4−
Konstanta kesetimbangan autopirolisisnya adalah
[3]
- Kap(25 °C)= [H3SO4+][HSO4−] = 2,7 × 10−4.
Dibandingkan dengan konstanta keseimbangan air, K
w = 10
−14, nilai konstanta kesetimbangan autopirolisis asam sulfat 10
10 (10 triliun) kali lebih kecil.
Walaupun asam ini memiliki viskositas yang cukup tinggi,
konduktivitas efektif ion H
3SO
4+ dan HSO
4− tinggi dikarenakan mekanisme ulang alik proton intra molekul, menjadikan asam sulfat sebagai konduktor yang baik. Ia juga merupakan pelarut yang baik untuk banyak reaksi.
Kesetimbangan kimiawi asam sulfat sebenarnya lebih rumit daripada yang ditunjukkan di atas; 100% H
2SO
4 mengandung beragam spesi dalam kesetimbangan (ditunjukkan dengan nilai milimol per kg pelarut), yaitu: HSO
4− (15,0), H
3SO
4+ (11,3), H
3O
+ (8,0), HS
2O
7− (4,4),
H2S2O7 (3,6), H
2O (0,1).
[3]
Sifat-sifat kimia
Reaksi dengan air
Reaksi hidrasi asam sulfat sangatlah
eksotermik. Selalu tambahkan asam ke dalam
air daripada air ke dalam asam. Air memiliki
massa jenis yang lebih rendah daripada asam sulfat dan cenderung mengapung di atasnya, sehingga apabila air ditambahkan ke dalam asam sulfat pekat, ia akan dapat mendidih dan bereaksi dengan keras. Reaksi yang terjadi adalah pembentukan ion
hidronium:
- H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4-
- HSO4- + H2O → H3O+ + SO42-
Karena hidrasi asam sulfat secara
termodinamika difavoritkan, asam sulfat adalah zat pendehidrasi yang sangat baik dan digunakan untuk mengeringkan buah-buahan. Afinitas asam sulfat terhadap
air cukuplah kuat sedemikiannya ia akan memisahkan atom
hidrogen dan
oksigen dari suatu senyawa. Sebagai contoh, mencampurkan
pati (C
6H
12O
6)
n dengan asam sulfat pekat akan menghasilkan
karbon dan
air yang terserap dalam asam sulfat (yang akan mengencerkan asam sulfat):
- (C6H12O6)n → 6n C + 6n H2O
Efek ini dapat dilihat ketika asam sulfat pekat diteteskan ke permukaan kertas. Selulosa bereaksi dengan asam sulfat dan menghasilkan karbon yang akan terlihat seperti efek pembakaran kertas. Reaksi yang lebih dramatis terjadi apabila asam sulfat ditambahkan ke dalam satu sendok teh
gula. Seketika ditambahkan, gula tersebut akan menjadi karbon berpori-pori yang mengembang dan mengeluarkan aroma seperti
karamel.
Reaksi lainnya
Sebagai asam, asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan
basa, menghasilkan garam
sulfat. Sebagai contoh, garam tembaga
tembaga(II) sulfat dibuat dari reaksi antara
tembaga(II) oksida dengan asam sulfat:
- CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O
Asam sulfat juga dapat digunakan untuk mengasamkan garam dan menghasilkan asam yang lebih lemah. Reaksi antara
natrium asetat dengan asam sulfat akan menghasilkan
asam asetat, CH
3COOH, dan
natrium bisulfat:
- H2SO4 + CH3COONa → NaHSO4 + CH3COOH
Hal yang sama juga berlaku apabila mereaksikan asam sulfat dengan
kalium nitrat. Reaksi ini akan menghasilkan
asam nitrat dan endapat
kalium bisulfat. Ketika dikombinasikan dengan
asam nitrat, asam sulfat berperilaku sebagai asam sekaligus zat pendehidrasi, membentuk ion
nitronium NO
2+, yang penting dalam reaksi
nitrasi yang melibatkan
substitusi aromatik elektrofilik. Reaksi jenis ini sangatlah penting dalam
kimia organik.
Asam sulfat bereaksi dengan kebanyakan logam via reaksi penggantian tunggal, menghasilkan gas
hidrogen dan logam sulfat. H
2SO
4 encer menyerang
besi,
aluminium,
seng,
mangan,
magnesium dan
nikel. Namun reaksi dengan
timah dan
tembaga memerlukan asam sulfat yang panas dan pekat.
Timbal dan
tungsten tidak bereaksi dengan asam sulfat. Reaksi antara asam sulfat dengan logam biasanya akan menghasilkan hidrogen seperti yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini. Namun reaksi dengan timah akan menghasilkan
sulfur dioksida daripada hidrogen.
- Fe (s) + H2SO4 (aq) → H2 (g) + FeSO4 (aq)
- Sn (s) + 2 H2SO4 (aq) → SnSO4 (aq) + 2 H2O (l) + SO2 (g)
Hal ini dikarenakan asam pekat panas umumnya berperan sebagai oksidator, manakala asam encer berperan sebagai asam biasa. Sehingga ketika asam pekat panas bereaksi dengan seng, timah, dan tembaga, ia akan menghasilkan garam, air dan sulfur dioksida, manakahal asam encer yang beraksi dengan logam seperti seng akan menghasilkan garam dan hidrogen.
Asam sulfat menjalani reaksi
substitusi aromatik elektrofilik dengan
senyawa-senyawa aromatik, menghasilkan
asam sulfonat terkait:
[4]
Kegunaan
Asam sulfat merupakan komoditas kimia yang sangat penting, dan sebenarnya pula, produksi asam sulfat suatu negara merupakan indikator yang baik terhadap kekuatan industri negara tersebut.
[5] Kegunaan utama (60% dari total produksi di seluruh dunia) asam sulfat adalah dalam "metode basah" produksi
asam fosfat, yang digunakan untuk membuat
pupuk fosfat dan juga
trinatrium fosfat untuk deterjen. Pada metode ini, batuan fosfat digunakan dan diproses lebih dari 100 juta ton setiap tahunnya. Bahan-bahan baku yang ditunjukkan pada persamaan di bawah ini merupakan
fluorapatit, walaupun komposisinya dapat bervariasi. Bahan baku ini kemudian diberi 93% asam suflat untuk menghasilkan
kalsium sulfat,
hidrogen fluorida (HF), dan
asam fosfat. HF dipisahan sebagai
asam fluorida. Proses keseluruhannya dapat ditulis:
- Ca5F(PO4)3 + 5 H2SO4 + 10 H2O → 5 CaSO4•2 H2O + HF + 3 H3PO4
Asam sulfat digunakan dalam jumlah yang besar oleh industri
besi dan
baja untuk menghilangkan oksidasi, karat, dan kerak air sebelum dijual ke industri
otomobil. Asam yang telah digunakan sering kali didaur ulang dalam kilang regenerasi asam bekas (
Spent Acid Regeneration (SAR) plant). Kilang ini membakar asam bekas dengan gas alam, gas kilang, bahan bakar minyak, ataupun sumber bahan bakar lainnya. Proses pembakaran ini akan menghasilkan gas sulfur dioksida (SO
2) dan sulfur trioksida (SO
3) yang kemudian digunakan untuk membuat asam sulfat yang "baru".
Amonium sulfat, yang merupakan pupuk nitrogen yang penting, umumnya diproduksi sebagai produk sampingan dari kilang pemroses kokas untuk produksi besi dan baja. Mereaksikan
amonia yang dihasilkan pada dekomposisi termal
batu bara dengan asam sulfat bekas mengijinkan amonia dikristalkan keluar sebagai
garam (sering kali berwarna coklat karena kontaminasi besi) dan dijual kepada industri agrokimia.
Kegunaan asam sulfat lainnya yang penting adalah untuk pembuatan
aluminium sulfat. Alumunium sulfat dapat bereaksi dengan sejumlah kecil sabun pada serat
pulp kertas untuk menghasilkan aluminium
karboksilat yang membantu mengentalkan serat pulp menjadi permukaan kertas yang keras. Aluminium sulfat juga digunakan untuk membuat
aluminium hidroksida. Aluminium sulfat dibuat dengan mereaksikan
bauksit dengan asam sulfat:
- Al2O3 + 3 H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3 H2O
Asam sulfat juga memiliki berbagai kegunaan di industri kimia. Sebagai contoh, asam sulfat merupakan katalis asam yang umumnya digunakan untuk mengubah
sikloheksanonoksim menjadi
kaprolaktam, yang digunakan untuk membuat
nilon. Ia juga digunakan untuk membuat
asam klorida dari
garam melalui
proses Mannheim. Banyak H
2SO
4 digunakan dalam pengilangan minyak bumi, contohnya sebagai katalis untuk reaksi
isobutana dengan
isobutilena yang menghasilkan
isooktana.
Siklus sulfur-iodin
Siklus sulfur-iodin merupakan sederet proses termokimia yang digunakan untuk mendapatkan
hidrogen. Ia terdiri dari tiga reaksi kimia yang keseluruhan reaktannya adalah air dan keseluruhan produknya adalah hidrogen dan
oksigen.
| 2 H2SO4 → 2 SO2 + 2 H2O + O2 | | (830 °C) |
| I2 + SO2 + 2 H2O → 2 HI + H2SO4 | | (120 °C) |
| 2 HI → I2 + H2 | | (320 °C) |
Senyawa sulfur dan
iodin didaur dan digunakan ulang. Proses ini bersifat
endotermik dan haruslah terjadi pada suhu yang tinggi. Siklus sulfur iodin sekarang ini sedang diteliti sebagai metode yang praktis untuk mendapatkan hidrogen. Namun karena penggunaan asam korosif yang pekat pada suhu yang tinggi, ia dapat menimbulkan risiko bahaya keselamatan yang besar apabila proses ini dibangun dalam skala besar.
Sejarah
Besi(II) sulfat heptahidrat
Tembaga(II) sulfat pentahidrat
Alkimiawan abad ke-8
Abu Musa Jabir bin Hayyan (Geber) dipercayai sebagai penemu asam sulfat. Asam ini kemudian dikaji oleh alkimiawan dan dokter Persia abad ke-9
Ar-Razi (Rhazes), yang mendapatkan zat ini dari
distilasi kering mineral yang mengandung
besi(II) sulfat heptahidrat, FeSO
4 • 7H
2O, dan
tembaga(II) sulfat pentahidrat, CuSO
4 • 5H
2O. Ketika dipanaskan, senyawa-senyawa ini akan terurai menjadi
besi(II) oksida dan
tembaga(II) oksida, melepaskan
air beserta
sulfur trioksida yang akan bergabung menjadi larutan asam sulfat. Metode ini dipopulerkan di Eropa melalui terjemahan-terjamahan buku-buku Arab dan Persia.
Asam sulfat dikenal oleh alkimiawan Eropa abad pertengahan sebagai
minyak vitriol. Kata vitriol berasal dari bahasa Latin
vitreus yang berarti 'gelas', merujuk pada penampilan garam sulfat yang seperti gelas, disebut sebagai garam vitriol. Garam-garam ini meliputi
tembaga(II) sulfat (vitriol biru),
seng sulfat (vitriol putih),
besi(II) sulfat (vitriol hijau),
besi(III) sulfat (vitriol Mars), dan
kobalt(II) sulfat (vitriol merah).
Garam-garam vitriol tersebut merupakan zat yang paling penting dalam alkimia, yang digunakan untuk menemukan
batu filsuf. Vitriol yang sangat murni digunakan sebagai media reaksi zat-zat lainnya. Hal ini dikarenakan asam vitriol tidak bereaksi dengan
emas. Pentingnya vitriol dalam alkimia terlihat pada moto alkimia
Visita Interiora Terrae Rectificando Invenies Occultum Lapidem ('Kunjungi bagian dalam bumi dan murnikanlah, anda akan menemukan batu rahasia') yang ditemukan dalam
L'Azoth des Philosophes karya alkimiawan abad ke-15
Basilius Valentinus, .
Pada abad ke-17, kimiawan Jerman Belanda
Johann Glauber membuat asam sulfat dengan membakar
sulfur bersamaan dengan
kalium nitrat, KNO
3, dengan keberadaan uap. Kalium nitrat tersebut terurai dan mengoksidasi sulfur menjadi SO
3, yang akan bergabung dengan air membentuk asam sulfat. Pada tahun 1736, Joshua Ward, ahli farmasi London, menggunakan metode ini untuk memulai produksi asam sulfat berskala besar.
Pada tahun 1746 di
Birmingham,
John Roebuck mengadaptasikan metode ini ke dalam suatu bilik, yang dapat menghasilkan asam sulfat lebih banyak. Proses ini disebut sebagai
proses bilik, yang mengijinkan produksi asam sulfat secara efektif. Setelah berbagai perbaikan, metode ini menjadi proses standar produksi asam sulfat selama hampir dua abad.
Pada tahun 1831, saudagar
asam cuka Britania Peregrine Phillips mematenkan
proses kontak, yang lebih ekonomis dalam memproduksi sulfur trioksida dan asam sulfat. Sekarang, hampir semua produksi asam sulfat dunia menggunakan proses ini.
Keselamatan
Bahaya laboratorium
Tetesan 98% asam sulfat akan dengan segera membakar kertas tisu menjadi karbon
Sifat-sifat asam sulfat yang korosif diperburuk oleh
reaksi eksotermiknya dengan
air. Luka bakar akibat asam sulfat berpotensi lebih buruk daripada luka bakar akibat asam kuat lainnya, hal ini dikarenakan adanya tambahan kerusakan jaringan dikarenakan dehidrasi dan kerusakan termal sekunder akibat pelepasan panas oleh reaksi asam sulfat dengan air.
Bahaya akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi asam sulfat. Namun, bahkan asam sulfat encer (sekitar 1 M, 10%) akan dapat mendehidrasi kertas apabila tetesan asam sulfat tersebut dibiarkan dalam waktu yang lama. Oleh karenanya, larutan asam sulfat yang sama atau lebih dari 1,5 M diberi label "CORROSIVE" (korosif), manakala larutan lebih besar dari 0,5 M dan lebih kecil dari 1,5 M diberi label "IRRITANT" (iritan). Asam sulfat berasap (oleum) tidaklah dianjurkan untuk digunakan dalam sekolah oleh karena bahaya keselamatannya yang sangat tinggi.
Perawatan pertama yang standar dalam menangani tumpahnya asam sulfat ke kulit adalah dengan membilas kulit tersebut dengan air sebanyak-banyaknya. Pembilasan dilanjutkan selama 10 sampai 15 menit untuk mendinginkan jaringan disekitar luka bakar asam dan untuk menghindari kerusakan sekunder. Pakaian yang terkontaminasi oleh asam sulfat harulah dilepaskan dengan segera dan segera bilas kulit yang berkontak dengan pakaian tersebut.
Pembuatan asam sulfat encer juga berbahaya oleh karena pelepasan panas selama proses pengenceran. Asam sulfat pekat haruslah selalu ditambahkan ke air, dan bukannya sebaliknya. Penambahan air ke asam sulfat pekat dapat menyebabkan tersebarnya
aerosol asam sulfat dan bahkan dapat menyebabkan ledakan. Pembuatan larutan lebih dari 6 M (35%) adalah yang paling berbahaya, karena panas yang dihasilkan cukup panas untuk mendidihkan asam encer tersebut.
Bahaya industri
Walaupun asam sulfat tidak mudah terbakar, kontak dengan logam dalam kasus tumpahan asam dapat menyebabkan pelepasan gas
hidrogen. Penyebaran aerosol asam dan gas
sulfur dioksida menambah bahaya kebakaran yang melibatkan asam sulfat.
Asam sulfat dianggap tidak beracun selain bahaya korosifnya. Resiko utama asam sulfat adalah kontak dengan kulit yang menyebabkan luka bakar dan penghirupan aerosol asap. Paparan dengan aerosol asam pada konsentrasi tinggi akan menyebabkan iritasi mata, saluran pernafasan, dan membran mukosa yang parah. Iritasi akan mereda dengan cepat setelah paparan, walaupun terdapat risiko
edema paru apabila kerusakan jaringan lebih parah. Pada konsentrasi rendah, simtom-simtom akibat paparan kronis aerosol asam sulfat yang paling umumnya dilaporkan adalah pengikisan gigi. Indikasi kerusakan kronis
saluran pernafasan masih belum jelas. Di
Amerika Serikat, batasan paparan yang diperbolehkan ditetapkan sebagai 1 mg/m³. Terdapat pula laporan bahwa penelanan asam sulfat menyebabkan
defisiensi vitamin B12 dengan degenarasi gabungan subakut.
Pembatasan hukum
Perdagangan internasional asam sulfat dikontrol oleh
Konvensi Perserikatan Bangsa-Bangsa Tentang Pemberantasan Peredaran Gelap Narkotika dan Psikotropika tahun 1988, yang meletakkan asam sulfat di Tabel II konvensi tersebut sebagai bahan kimia yang sering diguakan dalam produksi gelap narkotika ataupun psikotropika.
[6] Di Indonesia, konvensi ini disahkan oleh Undang-Undang Dasar Nomor 7 Tahun 1997.
[7]
Referensi
- ^ T.M. Orlando, T.B. McCord, G.A Grieves, Icarus 177 (2005) 528–533
- ^ Edward M. Jones, "Chamber Process Manufacture of Sulfuric Acid," Industrial and Engineering Chemistry, Nov 1950, Vol 42, No. 11, pp 2208-10.
- ^ a b c Greenwood, Norman N.; Earnshaw, A. (1997), Chemistry of the Elements (edisi ke-2nd), Oxford: Butterworth-Heinemann, ISBN 0-7506-3365-4
- ^ F. A. Carey. Reactions of Arenes. Electrophilic Aromatic Substitution. On-Line Learning Center for Organic Chemistry. University of Calgary. Diakses pada 27 Januari 2008.
- ^ Chenier, Philip J. Survey of Industrial Chemistry, pp 45-57. John Wiley & Sons, New York, 1987. ISBN.
- ^ Annex to Form D ("Red List"), 11th Edition, January 2007 (pg. 4). International Narcotics Control Board. Vienna, Austria; 2007.
- ^ Situs Badan Pengawas Keuangan dan Pembangunan: Undang-Undang Negara Republik Indonesia Nomor 7 Tahun 1997 Tentang Pengesahan United Nations Conventions Against Illicit Traffic In Narcotic Drugs and Psychotropic Substances, 1988 (Konvensi Perserikatan Bangsa-Bangsa Tentang Pemberantasan Peredaran Gelap Narkotika dan Psikotropika, 1988)
- A New Certificate Chemistry, Heinemann Educational Publishers, A Holderness and J Lambert, Heinemann, 1976.
- Institut National de Recherche et de Sécurité. (1997). "Acide sulfurique". Fiche toxicologique n°30, Paris: INRS, 5 pp.
- Handbook of Chemistry and Physics, 71st edition, CRC Press, Ann Arbor, Michigan, 1990.
- Agamanolis DP. Metabolic and toxic disorders. In: Prayson R, editor. Neuropathology: a volume in the foundations in diagnostic pathology series. Philadelphia: Elsevier/Churchill Livingstone, 2005; 413-315.
1s2 2s2 2p4
