Hvad er SF6-gas?

Hvad er SF6-gas?

Definition af SF6-gas

SF6-gas defineres som et forbindelse af ét svovlatom og seks fluoratomer, kendt for sin stabilitet og anvendelse i elektriske systemer.

Produktionsproces

SF6-gas produceres kommercielt ved reaktion mellem fluor (opnået gennem elektrolyse) og svovl.

Under produktionen af denne gas dannes også andre biprodukter som SF4, SF2, S2F2, S2F10 i små procentdeler. Ikke kun disse biprodukter, men også forurening som luft, fugt og CO2 findes i gasen under produktion. Alle disse biprodukter og forurenende stoffer filtreres på forskellige rensestadier for at opnå det rene og raffinerede endeprodukt.

Kemiske egenskaber

For at forstå de kemiske egenskaber hos SF6-gas kigger vi først på dens molekylære struktur. I et SF6-molekyle er ét svovlatom omgivet af seks fluoratomer.

Svovl har atomnummer 16. Elektronkonfigurationen for svovlatomet er 2, 8, 6 dvs. 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Fluoratomet har atomnummer 9. Elektronkonfigurationen for fluor er 1S2 2S2 2P5. Hvert svovlatom i SF6-molekylet danner en kovalent binding med 6 fluoratomer. På den måde får svovlatomet i alt 6 kovalente bindinger, dvs. 6 par elektroner i dets ydre skal, og hvert fluoratom får 8 elektroner i dets yderste skal.

NB: – Her kan vi observere, at i hexafluorsvovl har det ydre skal af svovlatomet 12 elektroner i stedet for 8 elektroner. Det betyder, at svovl her ikke overholder den generelle oktalregel for atomstruktur, som siger, at et stabil atom kræver 8 elektroner i dets yderste skal. Dette er ikke en undtagelsessituation. Nogle elementer i tredje periode og nedover kan danne forbindelser, der overskrider 8 elektroner i dets yderste skal. Molekylærstrukturen af denne gas vises nedenfor,

På den måde opfylder SF6 fuldt ud en stabil strukturel tilstand. Den effektive radius af et hexafluorsvovlmolekyle er 2,385 Å. Denne elektronkonfiguration og struktur gør SF6 ekstremt stabil. Gasen kan være stabil uden nogen nedbrydning i dets molekylære struktur op til 500°C. Den er højst uantændelig. H2O og Cl kan ikke reagere med denne gas. Den reagerer heller ikke med syre.

SF6-gas er en af de tungeste gasser, med en densitet på 6,139 kg/m³ ved 20°C og én atmosfæres tryk, ca. fem gange tykkere end luft. Dens molekylærvægt er 146,06. Tryk-temperaturvariationen er lineær inden for serviceniveauet fra -25 til +50°C. SF6 har en høj volumetrisk specifik varme, ca. 3,7 gange så stor som luft, hvilket giver den fremragende køleegenskaber i elektrisk udstyr. Trods sin lave termisk ledningsevne er SF6 effektiv til køling i brydere, da gasen absorberer og frigiver varme under molekylær disociation og reformering omkring en elektrisk bue, hurtigt overfører varme fra varme til kolde områder.

SF6-gas er højst elektronegativ. Pga. høj elektronegativitet absorberer den frie elektroner, som dannes pga. buer mellem kontakter i brydere. Kombinationen af frie elektroner med molekyler producerer tunge og store ioner, som har meget lav mobilitet. Pga. absorptionen af frie elektroner og lav mobilitet af ioner har SF6 en fremragende dielektrisk egenskab. Dielektrisk styrke af SF6-gas er ca. 2,5 gange større end luft.

Liste over egenskaber for hexafluorsvovlgas