چه چیزی SF6 گاز است

چه چیزی SF6 گاز است؟

تعریف گاز SF6

گاز SF6 به عنوان ترکیبی از یک اتم سولفور و شش اتم فلوئور تعریف می‌شود که برای پایداری و استفاده در سیستم‌های الکتریکی شناخته شده است.

فرآیند تولید

گاز SF6 به طور تجاری از واکنش فلوئور (که از برق‌آبی تولید می‌شود) با سولفور تولید می‌شود.

در طی فرآیند تولید این گاز، محصولات جانبی دیگری مانند SF4، SF2، S2F2، S2F10 نیز در درصد کم تولید می‌شوند. نه تنها این محصولات جانبی، بلکه آلاینده‌هایی مانند هوا، رطوبت و CO2 نیز در گاز موجود هستند. تمام این محصولات جانبی و آلاینده‌ها در مراحل مختلف پاکسازی فیلتر می‌شوند تا محصول نهایی خالص و پالایش شده به دست آید.

ویژگی‌های شیمیایی

برای درک ویژگی‌های شیمیایی گاز SF6، ابتدا به ساختار مولکولی آن نگاه می‌کنیم. در یک مولکول SF6، یک اتم سولفور توسط شش اتم فلوئور احاطه شده است.

عدد اتمی سولفور ۱۶ است. ترتیب الکترونی اتم سولفور ۲، ۸، ۶ یعنی ۱S2 ۲S2 ۲P6 ۳S2 ۳P4 است. عدد اتمی فلوئور ۹ است. ترتیب الکترونی فلوئور ۱S2 ۲S2 ۲P5 است. هر اتم سولفور در مولکول SF6 با شش اتم فلوئور پیوند کووالانسی ایجاد می‌کند. به این ترتیب، اتم سولفور ۶ پیوند کووالانسی یعنی ۶ جفت الکترون در پوسته خارجی خود دارد و هر اتم فلوئور ۸ الکترون در پوسته خارجی خود دارد.

توجه: - در اینجا می‌توان مشاهده کرد که در سولفور هگزافلوئوراید، پوسته خارجی اتم سولفور ۱۲ الکترون دارد در حالی که ۸ الکترون باید داشته باشد. این بدان معناست که سولفور در این مورد قانون اکتاپی عمومی ساختار اتمی را که بیان می‌کند یک اتم پایدار نیاز به ۸ الکترون در پوسته خارجی خود دارد را رعایت نمی‌کند. این یک مورد استثنایی نیست. برخی عناصر در دوره سوم و پایین‌تر می‌توانند ترکیباتی را تشکیل دهند که بیش از ۸ الکترون در پوسته خارجی خود دارند. ساختار مولکولی این گاز در زیر نشان داده شده است،

به این ترتیب، SF6 شرایط پایداری ساختاری را به طور کامل برآورده می‌کند. شعاع مؤثر یک مولکول سولفور هگزافلوئوراید ۲.۳۸۵ A است. این ترتیب الکترونی و ساختار این گاز موجب پایداری بسیار بالای SF6 می‌شود. این گاز می‌تواند بدون هیچ تجزیه‌ای در ساختار مولکولی خود تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد پایدار بماند. این گاز بسیار غیرقابل اشتعال است. H2O و Cl نمی‌توانند با این گاز واکنش نشان دهند. همچنین با اسید نیز واکنش نمی‌دهد.

گاز SF6 یکی از سنگین‌ترین گازهاست که دارای چگالی ۶.۱۳۹ کیلوگرم در متر مکعب در ۲۰ درجه سانتیگراد و فشار یک جو است، حدود پنج برابر چگالی هوا. وزن مولکولی آن ۱۴۶.۰۶ است. تغییر فشار-دما به صورت خطی در محدوده عملیاتی -۲۵ تا +۵۰ درجه سانتیگراد است. SF6 دارای حجمی خاص گرمایی بالاست، حدود ۳.۷ برابر هوا، که به آن خصوصیات خنک‌کننده عالی در تجهیزات الکتریکی می‌دهد. با وجود هدایت حرارتی پایین، SF6 برای خنک‌سازی در برش‌کن‌ها موثر است زیرا گاز در حین تجزیه و بازسازی مولکولی در اطراف قوس الکتریکی گرمایی را جذب و آزاد می‌کند و به سرعت گرمای را از مناطق گرم به مناطق سرد منتقل می‌کند.

گاز SF6 بسیار الکترونگاتیو است. به دلیل الکترونگاتیوی بالا، آن جذب الکترون‌های آزاد که به دلیل قوس الکتریکی بین تماس‌های برش‌کن‌ها تولید می‌شوند. ترکیب الکترون‌های آزاد با مولکول‌ها ترکیبات سنگین و بزرگی را ایجاد می‌کند که دارای موبیلتی بسیار کم هستند. به دلیل جذب الکترون‌های آزاد و موبیلتی کم یون‌ها، SF6 خصوصیات دی‌الکتریک بسیار عالی دارد. قدرت دی‌الکتریک گاز SF6 حدود ۲.۵ برابر هوا است.

فهرست خصوصیات گاز سولفور هگزافلوئوراید