Belerang trioksida

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 D3h, sebagaimana yang diprediksi pada teori VSEPR. SO3 berada dalam point group D3h.

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 

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

SO3 (g) + H2O (l) → H2SO4 (aq) (ΔHf= −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 

 Sulfonasi
 Asam sulfonat
 Nafion
 Pirolisis
 Belerang dioksida

Referensi

Pranala luar 
 NIST Standard Reference Database
 ChemSub Online

Oksida