Belerang trioksida adalah senyawa kimia dengan rumus SO₃. Dalam bentuk gas, spesi ini merupakan polutan yang signifikan, menjadi agen utama dalam hujan asam. Senyawa ini disiapkan pada skala industri sebagai prekursor bagi asam sulfat.

Struktur dan ikatan

SO₃ dalam bentuk gas merupakan molekul trigonal planar dengan simetri D_3h, sebagaimana yang diprediksi pada teori VSEPR. SO₃ berada dalam point group D_3h.

Dalam hal perhitungan muatan formal, atom belerang memiliki bilangan oksidasi +6 dan muatan formal +2. Struktur lewis senyawa ini terdiri dari sebuah ikatan rangkap dua S=O dan dua ikatan datif S–O tanpa mempergunakan orbital-d.

Momen dipol belerang trioksida dalam bentuk gas adalah nol. Hal ini merupakan konsekuensi dari sudut 120° antara ikatan S-O.

Preparasi

Belerang trioksida dapat disiapkan di laboratorium oleh dua tahap pirolisis dari natrium bisulfat. Natrium pirosulfat merupakan produk antara dalam reaksi ini:

Dehidrasi pada suhu 315 °C:
2 NaHSO₄ → Na₂S₂O₇ + H₂O
Cracking pada 460 °C:
Na₂S₂O₇ → Na₂SO₄ + SO₃

Sebaliknya, KHSO₄ tidak mengalami reaksi yang sama.

Secara industri SO₃ dibuat melalui proses kontak. Belerang dioksida, yang pada gilirannya dihasilkan oleh pembakaran belerang atau besi pirit (bijih sulfida besi). Setelah dimurnikan dengan presipitasi elektrostatik, SO₂ kemudian dioksidasi oleh atmosfer oksigen pada antara 400 dan 600 °C melalui katalis. Katalis umumnya terdiri dari vanadium pentoksida (V₂O₅) yang diaktivasi oleh kalium oksida K₂O dengan dukungan kieselguhr atau silika. Platina juga bekerja sangat baik namun terlalu mahal dan diracuni (tidak efektif) jauh lebih mudah oleh pengotor

Mayoritas belerang trioksida yang dibuat dengan cara ini diubah menjadi asam sulfat tidak melalui penambahan langsung air, yang dengannya membentuk kabut halus, namun dengan penyerapan dalam asam sulfat pekat dan pengenceran dengan air yang dihasilkan dari oleum.

Reaksi

Sebuah eksperimen menunjukkan pembakaran belerang dalam oksigen. Aliran ruang bergabung dengan gas pada botol-pencuci (diisi dengan larutan metil jingga) sedang digunakan. Produk yang dihasilkan adalah belerang dioksida (SO₂) dengan beberapa jejak belerang trioksida (SO₃). "Asap" yang keluar dari botol-pencuci gas, pada kenyataannya, merupakan kabut asam sulfat yang dihasilkan dalam reaksi.
Direncanakan dan dilakukan oleh Marina Stojanovska, Miha Bukleski dan Vladimir Petruševski, Departemen Kimia, FNSM, Ss. Cyril and Methodius University, Skopje, Makedonia.

SO₃ merupakan anhidrida dari asam sulfat, H₂SO₄. Karenanya, reaksi berikut terjadi:

SO₃_(g) + H₂O_(l) → H₂SO₄_(aq) (ΔH_f= −200 kJ mol⁻¹)

Reaksi terjadi baik secara cepat serta eksotermis, terlalu keras untuk digunakan dalam manufaktur skala besar. Pada suhu atau di atas 340 °C, asam sulfat, belerang trioksida, serta air berdampingan dalam konsentrasi kesetimbangan yang signifikan.

Belerang trioksida juga bereaksi dengan belerang diklorida untuk menghasilkan pereaksi berguna, tionil klorida.

SO₃ + SCl₂ → SOCl₂ + SO₂

SO₃ adalah asam Lewis yang kuat dengan mudah membentuk kompleks kristal dengan piridina, dioksan, serta trimetilamina. Senyawa ini dapat digunakan sebagai agen pensulfonasi.

Aplikasi

Belerang trioksida merupakan pereaksi penting dalam reaksi sulfonasi. Proses ini mampu deterjen, pewarna, serta obat-obatan. Belerang trioksida ini dihasilkan in situ dari asam sulfat atau digunakan sebagai larutan dalam asam.

Keamanan

Belerang trioksida akan menyebabkan luka bakar serius baik jika terhirup serta tertelan karena sangat korosif dan higroskopis secara alami. SO₃ harus ditangani dengan sangat hati-hati karena bereaksi dengan air keras serta menghasilkan asam sulfat yang sangat korosif.

Lihat pula

Wikimedia Commons memiliki media mengenai Belerang trioksida.