מהו גז SF6?
מהו גז SF6?
הגדרת גז SF6
גז SF6 מוגדר כמתחם של אטום גופרית אחד ושישה אטומי פלואורין, המוכר יציבותו וguna במערכות חשמליות.
תהליך ייצור
גז SF6 מיוצר מסחרית בתגובה של פלואורין (הנשאב על ידי אלקטרוליזה) עם גופרית.
במהלך תהליך ייצור הגז, נוצרים גם תוצרי לוואי כמו SF4, SF2, S2F2, S2F10 בכמויות קטנות. בנוסף לתוצרי הלוואי, קיימים גם זיהומים כמו אוויר, לחות ו-CO2 בגז במהלך הייצור. כל תוצרי הלוואי והזיהומים מסוננים בשלבים שונים של טיהור כדי לקבל את המוצר הסופי הטהור והמעובד.
מאפיינים כימיים
כדי להבין את המאפיינים הכימיים של גז SF6, נסתכל קודם כל על מבנה מולקולרי שלו. במולקולה של SF6, אטום גופרית אחד מוקף בשישה אטומי פלואורין.
לגופרית יש מספר אטומי 16. התצורה האלקטרונית של אטום הגופרית היא 2, 8, 6 כלומר 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. לאטום הפלוורין יש מספר אטומי 9. התצורה האלקטרונית של הפלוורין היא 1S2 2S2 2P5. כל אטום גופרית במולקולה של SF6 יוצר קשר קוולנטי עם שישה אטומי פלואורין. כך, אטום הגופרית מקבל סה"כ 6 קשרים קוולנטיים, כלומר 6 זוגות אלקטרונים בערכית החיצונית, וכל אטום פלואורין מקבל 8 אלקטרונים בערכית החיצונית ביותר.
הערה: - כאן ניתן לראות כי, בסולפור הקסהפלואוריד ערכית החיצונית של אטום הגופרית מכילה 12 אלקטרונים במקום 8 אלקטרונים. זה אומר שהגופרית אינה מתנהגת לפי הכלל האוקטלי הכללי של מבנה האטום, שקובע כי אטום יציב דורש 8 אלקטרונים בערכית החיצונית ביותר. זהו לא מקרה חריג. אלמנטים מסוימים בתקופה השלישית ואילך יכולים ליצור תרכובות שמכילות יותר מ-8 אלקטרונים בערכית החיצונית ביותר. המבנה המולקולרי של הגז מוצג להלן,
בדרך זו, SF6 מקיים באופן מלא את תנאי המבנה היציב. הרדיוס האפקטיבי של מולקולת גופרית הקסהפלואוריד הוא 2.385 A. התצורה האלקטרונית והמבנה של הגז מעניקים ל-SF6 יציבות רבה מאוד. הגז יכול להיות יציב ללא פירוק במבנה המולקולרי שלו עד 500oC. הוא מאוד לא דליק. H2O ו-Cl אינם יכולים להגיב עם הגז הזה. הוא גם אינו מגיב עם חומצה.
גז SF6 הוא אחד מהגזים הכבדים ביותר, עם צפיפות של 6.139 ק"ג/מ³ בטמפרטורה של 20°C ובלחץ אטמוספרי אחד, בערך חמישה פעמים צפוף יותר מאוויר. משקל המולקולה שלו הוא 146.06. השינוי בלחץ-טמפרטורה הוא ליניארי בתחום השירות של -25 עד +50°C. ל-SF6 יש חום סגולי נפח גבוה, בערך 3.7 פעמים יותר מאשר באוויר, מה שנותן לו תכונות קירור מצוינות בציוד חשמלי. למרות הנמוך thermal conductivity שלו, SF6 הוא יעיל לקירור במחסומים חשמליים כי הגז מספג ומפזר חום במהלך הדיסוציאציה והחידוש של מולקולות סביב קשת חשמלית, מעביר במהירות חום מאזורים חמים לאזורים קרים.
גז SF6 הוא מאוד אלקטרונגיילי. בשל האלקטרונגיליות הגבוהה, הוא סופג אלקטרונים חופשיים שנוצרים עקב קשת בין מגעים של מחסום חשמלי. הרכבת אלקטרונים חופשיים עם מולקולות מייצרת יונים כבדים ונרחבים, בעלי ניידות מאוד נמוכה. בשל הספיגה של אלקטרונים חופשיים והניידות הנמוכה של היונים, ל-SF6 יש תכונות דיילקטריות מצוינות. חוזק הדיילקטריקה של גז SF6 הוא בערך 2.5 פעמים יותר מאשר של אוויר.
רשימת תכונות הגז גופרית הקסהפלואוריד
