گاز SF6 چیست؟

SF6 گاز چیست؟

تعریف SF6 گاز

SF6 گاز 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

SF6 گاز به صورت تجاری از طریق واکنش فلوئور (که از الکترولیز به دست می‌آید) با سولفور تولید می‌شود.

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

خواص شیمیایی

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

توجه: - در اینجا می‌توان مشاهده کرد که در هگزافلوئورید سولفور، پوسته بیرونی اتم سولفور ۱۲ الکترون دارد به جای ۸ الکترون. این بدان معناست که سولفور در این مورد قاعده اوکتال عمومی ساختار اتمی را رعایت نمی‌کند که می‌گوید یک اتم پایدار نیاز به ۸ الکترون در پوسته بیرونی خود دارد. این یک مورد استثنایی نیست. برخی عناصر در دوره سوم و زیر آن می‌توانند ترکیباتی را تشکیل دهند که بیش از ۸ الکترون در پوسته بیرونی خود دارند. ساختار مولکولی این گاز به صورت زیر نشان داده شده است،

به این ترتیب، SF6 شرایط ساختاری پایدار را به طور کامل برآورده می‌کند. شعاع مؤثر یک مولکول هگزافلوئورید سولفور ۲٫۳۸۵ Å است. این پیکربندی الکترونی و ساختار این گاز SF6 را بسیار پایدار می‌کند. گاز می‌تواند بدون هیچ تجزیه در ساختار مولکولی خود تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد پایدار باشد. این گاز بسیار غیرقابل اشتعال است. H2O و Cl نمی‌توانند با این گاز واکنش نشان دهند. همچنین با اسید واکنش نمی‌دهد.

گاز SF6 یکی از سنگین‌ترین گازها است با چگالی ۶٫۱۳۹ کیلوگرم بر متر مکعب در ۲۰ درجه سانتیگراد و فشار یک جو، حدود پنج برابر سنگین‌تر از هوا است. وزن مولکولی آن ۱۴۶٫۰۶ است. تغییر فشار-دمای آن در محدوده عملکرد -۲۵ تا +۵۰ درجه سانتیگراد خطی است. SF6 دارای گرمای ویژه حجمی بالاست، حدود ۳٫۷ برابر هوا، که خواص خنک‌سازی عالی را در تجهیزات الکتریکی فراهم می‌کند. با وجود رسانایی حرارتی پایین، SF6 برای خنک‌سازی در برشکن‌ها موثر است زیرا گاز در طول تجزیه و احیای مولکولی حول قوس الکتریکی گرمای 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، الکترون‌های آزاد که به دلیل قوس بین تماس‌های برشکن تولید می‌شوند را جذب می‌کند. ترکیب الکترون‌های آزاد با مولکول‌ها یون‌های سنگین و بزرگ تولید می‌کند که دارای متحرکی بسیار کم هستند. به دلیل جذب الکترون‌های آزاد و متحرکی کم یون‌ها، SF6 خواص دی‌الکتریک بسیار عالی دارد. قدرت دی‌الکتریک گاز SF6 حدود ۲٫۵ برابر بیشتر از هوا است.

فهرست خواص گاز هگزافلوئورید سولفور