Co je plyn SF6?

Co je plyn SF6?

Definice plynu SF6

Plyn SF6 je definován jako sloučenina jednoho atomu síry a šesti atomů fluoru, známá pro svou stabilitu a použití v elektrických systémech.

Výrobní proces

Plyn SF6 se komerčně vyrábí reakcí fluoru (získaného elektrolýzou) se sírou.

Během výroby tohoto plynu jsou také produkty vedlejších reakcí, jako SF4, SF2, S2F2, S2F10, v malém množství. Kromě těchto vedlejších produktů jsou během výroby v plynu také přítomny nečistoty jako vzduch, vlhkost a CO2. Všechny tyto vedlejší produkty a nečistoty jsou na různých fázích čištění filtrovány, aby byl získán čistý a vybavený konečný produkt.

Chemické vlastnosti

Abychom pochopili chemické vlastnosti plynu SF6, musíme se nejdříve podívat na jeho molekulární strukturu. V molekule SF6 je jeden atom síry obklopen šesti atomy fluoru.

Síra má atomové číslo 16. Elektronová konfigurace atomu síry je 2, 8, 6, tedy 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Atom fluoru má atomové číslo 9. Elektronová konfigurace fluoru je 1S2 2S2 2P5. Každý atom síry v molekule SF6 vytváří kovalentní vazbu s šesti atomy fluoru. Tímto způsobem získá atom síry celkově 6 kovalentních vazeb, tedy 6 dvojic elektronů na své vnější slupce, a každý atom fluoru získá 8 elektronů ve své vnější slupce.

POZN.: – Zde můžeme pozorovat, že v hexafluoridu síry má vnější slupka atomu síry 12 elektronů místo 8 elektronů. To znamená, že síra nepodléhá obecné oktální pravidlo atomové struktury, které stanovuje, že stabilní atom potřebuje 8 elektronů ve své vnější slupce. Toto není výjimečný případ. Některé prvky v 3. periodě a níže mohou tvořit sloučeniny, které mají více než 8 elektronů ve své vnější slupce. Molekulární struktura tohoto plynu je znázorněna níže,

Tímto způsobem plně splňuje SF6 podmínky stabilní struktury. Efektivní poloměr molekuly hexafluoridu síry je 2,385 A. Tato elektronová konfigurace a struktura tohoto plynu dělá z SF6 extrémně stabilní. Plyn může být stabilní bez jakékoli dekompozice v molekulární struktu až do 500°C. Je velmi nehořlavý. H2O a Cl nemohou s tímto plynem reagovat. Také nereakuje s kyselinami.

Plyn SF6 je jedním z nejtěžších plynů, s hustotou 6,139 kg/m³ při 20°C a jednom atmosférickém tlaku, což je přibližně pětkrát větší než hustota vzduchu. Jeho molekulová hmotnost je 146,06. Variace tlaku a teploty je lineární v rozmezí -25 až +50°C. SF6 má vysoké objemové tepelné kapacity, asi 3,7krát větší než vzduch, což mu dává vynikající chladicí vlastnosti v elektrickém zařízení. Navzdory své nízké tepelné vodivosti je SF6 efektivní pro chlazení v vypínačích, protože plyn absorbuje a uvolňuje teplo během molekulárního rozkladu a reformace kolem elektrického oblouku, rychle přenášejíc teplo z horkých do chladných oblastí.

Plyn SF6 je velmi elektronegativní. Díky vysoké elektronegativitě absorbuje volné elektrony, které jsou produkty arkování mezi kontakty vypínače. Kombinace volných elektronů s molekulami produkuje těžké a velké ionty, které mají velmi nízkou mobilitu. Díky absorpci volných elektronů a nízké mobility iontů má SF6 velmi vynikající dielektrické vlastnosti. Dielektrická síla plynu SF6 je asi 2,5krát vyšší než vzduchu.

Seznam vlastností plynu hexafluorid síry