Oleum (dari Bahasa Latin yang berarti "minyak"), atau asam sulfat berasap, adalah istilah yang merujuk pada larutan berbagai komposisi belerang trioksida dalam asam sulfat, atau terkadang lebih khusus lagi pada asam disulfat (juga dikenal sebagai asam pirosulfat).[1]
Oleum dapat dijelaskan dengan rumus ySO3·H2O di mana y adalah massa molar total kandungan belerang trioksida. Nilai y dapat divariasikan, untuk menyertakan oleum yang berbeda. Mereka juga dapat dijelaskan dengan rumus H2SO4·xSO3 di mana x sekarang didefinisikan sebagai kandungan belerang trioksida bebas molar. Oleum umumnya dinilai menurut kandungan SO3 bebas berdasarkan massa. Itu juga dapat dinyatakan sebagai persentase kekuatan asam sulfat; untuk konsentrasi oleum, itu akan menjadi lebih dari 100%. Misalnya, 10% oleum juga dapat dinyatakan sebagai H2SO4·0.13611SO3, 1.13611SO3·H2O atau 102,25% asam sulfat. Konversi antara% asam dan% oleum adalah:
Untuk x = 1 dan y = 2, rumus empiris H2S2O7 untuk asam disulfat (pirosulfat) diperoleh. Asam disulfat murni berwujud padat pada suhu kamar, meleleh pada suhu 36°C, dan jarang digunakan baik di laboratorium maupun dalam proses industri, meskipun beberapa penelitian menunjukkan bahwa asam disulfat murni belum pernah diisolasi.[2]
Produksi
Oleum diproduksi dalam proses kontak, di mana belerang dioksidasi menjadi belerang trioksida yang kemudian dilarutkan dalam asam sulfat pekat.[3] Asam sulfat sendiri diregenerasi dengan pengenceran sebagian oleum.
Proses ruang timbal untuk produksi asam sulfat ditinggalkan, sebagian karena tidak dapat menghasilkan belerang trioksida atau asam sulfat pekat secara langsung karena korosi timbal, dan penyerapan gas NO2. Sampai proses ini menjadi usang oleh proses kontak, oleum harus diperoleh melalui metode tidak langsung. Secara historis, produksi oleum terbesar berasal dari penyulinganbesi sulfat di Nordhausen, dari mana nama historis asam sulfat Nordhausen berasal.[1]
Penggunaan
Produksi Asam Sulfat
Oleum merupakan zat antara penting dalam pembuatan asam sulfat karena entalpihidrasinya yang tinggi. Ketika SO3 ditambahkan ke air, alih-alih larut, ia cenderung membentuk kabut halus asam sulfat, yang sulit diatur. Namun, SO3 yang ditambahkan ke asam sulfat pekat mudah larut, membentuk oleum yang kemudian dapat diencerkan dengan air untuk menghasilkan asam sulfat pekat tambahan.[4]
Biasanya, di atas konsentrasi 98,3% asam sulfat akan mengalami dekomposisi spontan menjadi belerang trioksida dan air.
H2SO4 ⇌ SO3 + H2O
Ini berarti bahwa asam sulfat di atas konsentrasi tersebut akan mudah terdegenerasi hingga mencapai 98,3%; hal ini tidak praktis dalam beberapa aplikasi seperti sintesis di mana kondisi anhidrat lebih disukai (seperti eliminasi alkohol). Penambahan belerang trioksida mengubah kesetimbangan kimia, sehingga konsentrasi dapat ditingkatkan hingga melebihi 98,3%.
Sebagai zat antara untuk transportasi
Oleum merupakan bentuk yang berguna untuk mengangkut senyawa asam sulfat, biasanya dalam gerbong tangki kereta api, antara kilang minyak, yang menghasilkan berbagai senyawa belerang sebagai produk sampingan dari penyulingan, dan konsumen industri.
Komposisi oleum tertentu berbentuk padat pada suhu ruangan, sehingga lebih aman untuk dikirim daripada dalam bentuk cair. Oleum padat dapat diubah menjadi cair di tempat tujuan dengan pemanasan uap, pengenceran, atau pemekatan. Hal ini memerlukan kehati-hatian untuk mencegah pemanasan berlebih dan penguapan belerang trioksida. Untuk mengekstraknya dari gerbong tangki diperlukan pemanasan yang cermat menggunakan saluran uap di dalam gerbong tangki. Kehati-hatian yang tinggi harus dilakukan untuk menghindari pemanasan berlebih, karena hal ini dapat meningkatkan tekanan di dalam gerbong tangki melebihi batas katup pengaman tangki.
Selain itu, oleum tidak memiliki air bebas untuk menyerang permukaan, sehingga kurang korosif terhadap logam.[5] Oleh karena itu, asam sulfat terkadang dipekatkan menjadi oleum untuk jaringan pipa di pabrik dan kemudian diencerkan kembali menjadi asam untuk digunakan dalam reaksi industri.
Titik beku oleum sangat bervariasi dan tidak monoton terhadap konsentrasi, sehingga pergeseran kecil dalam konsentrasi (naik atau turun) dapat menyebabkan oleum tiba-tiba membeku di dalam pipa pada suhu setinggi 35°C, atau tetap cair pada suhu serendah 0°C.[6]
Di Richmond, California, pada tahun 1993, sebuah gerbong tangki berisi oleum mengalami kepanasan berlebih dan melepaskan belerang trioksida,[7] menciptakan kabut partikel asam sulfat berukuran mikrometer[8] yang menyebar di area yang luas.[9]
Penelitian kimia organik
Oleum adalah reagen yang keras dan sangat korosif. Salah satu penggunaan penting oleum sebagai reagen adalah nitrasi sekunder nitrobenzena. Nitrasi pertama dapat terjadi dengan asam nitrat dalam asam sulfat, tetapi hal ini menonaktifkan cincin tersebut dan mengarah ke substitusi elektrofilik lebih lanjut. Reagen yang lebih kuat, yakni oleum, diperlukan untuk memasukkan gugus nitro kedua ke cincin aromatik.
Pembuatan Bahan Peledak
Oleum digunakan dalam pembuatan banyak bahan peledak, kecuali nitroselulosa.[10] (Dalam pembuatan nitroselulosa modern, konsentrasi asam sulfat sering disesuaikan menggunakan oleum.) Persyaratan kimia untuk pembuatan bahan peledak sering kali memerlukan campuran anhidrat yang mengandung asam nitrat dan asam sulfat. Asam nitrat kelas komersial biasa terdiri dari azeotrop asam nitrat dan air yang mendidih secara konstan, dan mengandung 68% asam nitrat. Oleh karena itu, campuran asam nitrat biasa dalam asam sulfat mengandung sejumlah besar air dan tidak cocok untuk proses seperti yang terjadi dalam pembuatan trinitrotoluena.
Sintesis RDX dan beberapa bahan peledak lainnya tidak memerlukan oleum.[11]
Asam nitrat anhidrat, yang disebut sebagai asam nitrat berasap putih, dapat digunakan untuk menyiapkan campuran nitrasi bebas air, dan metode ini digunakan dalam operasi skala laboratorium di mana biaya material bukan merupakan pertimbangan utama. Asam nitrat berasap berbahaya untuk ditangani dan diangkut, karena sangat korosif dan mudah menguap. Untuk penggunaan industri, campuran nitrasi kuat tersebut disiapkan dengan mencampurkan oleum dengan asam nitrat komersial biasa sehingga belerang trioksida bebas dalam oleum menyerap air dalam asam nitrat.[12]
Ular karbon
Seperti asam sulfat pekat, oleum merupakan agen dehidrasi yang sangat kuat sehingga jika dituangkan ke dalam glukosa bubuk, atau hampir semua gula lainnya, ia akan menarik unsur hidrogen dari air keluar dari gula dalam reaksi eksotermik, meninggalkan residu karbon yang hampir murni dalam bentuk padatan. Karbon ini mengembang ke luar, mengeras menjadi zat padat berwarna hitam dengan gelembung-gelembung gas di dalamnya. Reaksi ini, yang sering disebut "ular karbon", terkadang digunakan sebagai eksperimen kimia di kelas.
↑Kim, Seong Kyu; Lee, Han Myoung; Kim, Kwang S. (28 October 2015). "Disulfuric acid dissociated by two water molecules: ab initio and density functional theory calculations". Physical Chemistry Chemical Physics. 17 (43): 28556–28564. Bibcode:2015PCCP...1728556K. doi:10.1039/C5CP05201G. PMID26400266.
↑Baskett, R.L.; Vogt, P.J.; Schalk, W.W. III; Pobanz, B.M. (February 3, 1994). ARAC dispersion modeling of the July 26, 1993 oleum tank car spill in Richmond, California (Report). Office of Scientific and Technical Information (OSTI). doi:10.2172/10137425.
