Was ist SF6-Gas?

Was ist SF6-Gas?

Definition von SF6-Gas

SF6-Gas ist definiert als eine Verbindung aus einem Schwefelatom und sechs Fluoratomen, die für ihre Stabilität und Verwendung in elektrischen Systemen bekannt ist.

Herstellungsprozess

SF6-Gas wird kommerziell durch die Reaktion von Fluor (das durch Elektrolyse gewonnen wird) mit Schwefel hergestellt.

Während des Herstellungsprozesses dieses Gases werden auch Nebenprodukte wie SF4, SF2, S2F2, S2F10 in geringen Mengen gebildet. Neben diesen Nebenprodukten sind auch Verunreinigungen wie Luft, Feuchtigkeit und CO2 im Gas während der Produktion vorhanden. Alle diese Nebenprodukte und Verunreinigungen werden in verschiedenen Reinigungsstufen gefiltert, um das reine und raffinierte Endprodukt zu erhalten.

Chemische Eigenschaften

Um die chemischen Eigenschaften von SF6-Gas zu verstehen, betrachten wir zunächst seine molekulare Struktur. In einem SF6-Molekül ist ein Schwefelatom von sechs Fluoratomen umgeben.

Der Schwefel hat die Ordnungszahl 16. Die Elektronenkonfiguration des Schwefelatoms ist 2, 8, 6, d.h. 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Das Fluoratom hat die Ordnungszahl 9. Die Elektronenkonfiguration des Fluors ist 1S2 2S2 2P5. Jedes Schwefelatom im SF6-Molekül bildet eine kovalente Bindung mit sechs Fluoratomen. Auf diese Weise erhält das Schwefelatom insgesamt 6 kovalente Bindungen, d.h. 6 Elektronenpaare in seiner äußeren Hülle, und jedes Fluoratom erhält 8 Elektronen in seiner äußersten Hülle.

NB: – Hier können wir beobachten, dass im Hexafluorschwefel die äußere Hülle des Schwefelatoms 12 statt 8 Elektronen hat. Das bedeutet, dass hier der Schwefel die allgemeine Oktettregel der Atomstruktur nicht einhält, die besagt, dass ein stabiles Atom 8 Elektronen in seiner äußersten Hülle benötigt. Dies ist kein Ausnahmefall. Einige Elemente in der 3. Periode und darunter können Verbindungen bilden, die mehr als 8 Elektronen in ihrer äußersten Hülle haben. Die molekulare Struktur dieses Gases ist unten dargestellt,

Auf diese Weise erfüllt SF6 vollständig eine stabile Strukturbedingung. Der effektive Radius eines Hexafluorschwefelmoleküls beträgt 2,385 Å. Diese Elektronenkonfiguration und Struktur machen SF6 extrem stabil. Das Gas kann bis zu 500°C ohne Zerlegung in seiner molekularen Struktur stabil bleiben. Es ist sehr schwer entflammbar. H2O und Cl können nicht mit diesem Gas reagieren. Es reagiert auch nicht mit Säuren.

SF6-Gas ist eines der schwersten Gase, mit einer Dichte von 6,139 kg/m³ bei 20°C und einem atmosphärischen Druck, etwa fünfmal dichter als Luft. Sein Molekulargewicht beträgt 146,06. Die Druck-Temperatur-Variation ist linear innerhalb des Dienstbereichs von -25 bis +50°C. SF6 hat eine hohe volumenspezifische Wärmekapazität, etwa 3,7 Mal so hoch wie die von Luft, was ihm ausgezeichnete Kühlungseigenschaften in elektrischen Geräten verleiht. Trotz seiner geringen Wärmeleitfähigkeit ist SF6 effektiv zur Kühlung in Schaltanlagen, da das Gas Wärme beim molekularen Zerfall und Wiederaufbau um einen elektrischen Bogen absorbiert und abgibt und schnell Wärme von warmen auf kalte Bereiche überträgt.

SF6-Gas ist hoch elektronegativ. Aufgrund der hohen Elektronegativität absorbiert es freie Elektronen, die durch Bögen zwischen den Kontakten einer Schaltanlage entstehen. Die Kombination von freien Elektronen mit Molekülen produziert schwere und große Ionen, die eine sehr geringe Mobilität haben. Aufgrund der Absorption von freien Elektronen und der geringen Ionmobilität hat SF6 sehr ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften. Die dielektrische Festigkeit von SF6-Gas ist etwa 2,5 Mal höher als die von Luft.

Liste der Eigenschaften von Schwefelhexafluorgas