Cosa è il gas SF6?

Cos'è il gas SF6?

Definizione del gas SF6

Il gas SF6 è definito come un composto di un atomo di zolfo e sei atomi di fluoro, noto per la sua stabilità e utilizzo nei sistemi elettrici.

Processo di produzione

Il gas SF6 viene prodotto commercialmente per reazione tra fluoro (ottenuto per elettrolisi) e zolfo.

Durante il processo di produzione di questo gas, vengono anche prodotti in piccole percentuali altri sottoprodotti come SF4, SF2, S2F2, S2F10. Non solo questi sottoprodotti, ma anche impurità come aria, umidità e CO2 sono presenti nel gas durante la produzione. Tutti questi sottoprodotti e impurità vengono filtrati in diverse fasi di purificazione per ottenere il prodotto finale puro e raffinato.

Proprietà chimiche

Per comprendere le proprietà chimiche del gas SF6, esaminiamo prima la sua struttura molecolare. In una molecola di SF6, un atomo di zolfo è circondato da sei atomi di fluoro.

Lo zolfo ha un numero atomico di 16. La configurazione elettronica dell'atomo di zolfo è 2, 8, 6, cioè 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. L'atomo di fluoro ha un numero atomico 9. La configurazione elettronica del fluoro è 1S2 2S2 2P5. Ogni atomo di zolfo nella molecola di SF6 crea un legame covalente con 6 atomi di fluoro. In questo modo, l'atomo di zolfo ottiene in totale 6 legami covalenti, cioè 6 coppie di elettroni nella sua shell esterna, e ogni atomo di fluoro ottiene 8 elettroni nella sua shell più esterna.

NB: – Qui possiamo osservare che, nell'esaoxido di zolfo, la shell esterna dell'atomo di zolfo ha 12 elettroni invece di 8 elettroni. Ciò significa che qui lo zolfo non obbedisce alla regola generale dell'ottetto della struttura atomica, che afferma che un atomo stabile richiede 8 elettroni nella sua shell più esterna. Questo non è un caso eccezionale. Alcuni elementi del 3° periodo e oltre possono formare composti che superano gli 8 elettroni nella loro shell più esterna. La struttura molecolare di questo gas è mostrata di seguito,

In questo modo, l'SF6 soddisfa pienamente una condizione strutturale stabile. Il raggio effettivo di una molecola di esaoxido di zolfo è 2,385 Å. Questa configurazione elettronica e struttura rendono l'SF6 estremamente stabile. Il gas può essere stabile senza alcuna decomposizione nella sua struttura molecolare fino a 500°C. È altamente non infiammabile. H2O e Cl non possono reagire con questo gas. Non reagisce neanche con l'acido.

Il gas SF6 è uno dei gas più pesanti, con una densità di 6,139 kg/m³ a 20°C e pressione atmosferica, circa cinque volte più denso dell'aria. Il suo peso molecolare è 146,06. La variazione pressione-temperatura è lineare all'interno della gamma di servizio da -25 a +50°C. L'SF6 ha un calore specifico volumetrico elevato, circa 3,7 volte quello dell'aria, conferendogli eccellenti proprietà di raffreddamento nelle apparecchiature elettriche. Nonostante la sua bassa conducibilità termica, l'SF6 è efficace per il raffreddamento nei disgiuntori perché il gas assorbe e rilascia calore durante la dissociazione e riformazione molecolare intorno ad un arco elettrico, trasferendo rapidamente il calore dalle aree calde a quelle fredde.

Il gas SF6 è altamente elettronegativo. A causa della sua alta elettronegatività, assorbe elettroni liberi prodotti a causa dell'arco tra i contatti del disgiuntore. La combinazione degli elettroni liberi con le molecole produce ioni pesanti e grandi, che hanno una mobilità molto bassa. Grazie all'assorbimento degli elettroni liberi e alla bassa mobilità degli ioni, l'SF6 ha proprietà dielettriche eccellenti. La resistenza dielettrica del gas SF6 è circa 2,5 volte maggiore rispetto all'aria.

Elenco delle proprietà del gas esaoxido di zolfo