Wat is SF6-gas?

Wat is SF6-gas?

Definitie van SF6-gas

SF6-gas wordt gedefinieerd als een verbinding van één zwavelatoom en zes fluoratomen, bekend om zijn stabiliteit en gebruik in elektrische systemen.

Vervaardigingsproces

SF6-gas wordt commercieel vervaardigd door de reactie van fluor (verkregen door elektrolyse) met zwavel.

Tijdens het productieproces worden ook nevenproducten zoals SF4, SF2, S2F2, S2F10 in kleine percentages geproduceerd. Niet alleen deze nevenproducten, maar ook onzuiverheden zoals lucht, vocht en CO2 zijn aanwezig in het gas tijdens de productie. Al deze nevenproducten en onzuiverheden worden op verschillende stadia van de zuivering gefilterd om het zuivere en verfijnde eindproduct te verkrijgen.

Chemische Eigenschappen

Om de chemische eigenschappen van SF6-gas te begrijpen, kijken we eerst naar de moleculaire structuur. In een SF6-molecuul wordt één zwavelatoom omringd door zes fluoratomen.

Het atoomnummer van zwavel is 16. De elektronconfiguratie van het zwavelatoom is 2, 8, 6, d.w.z. 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Het atoomnummer van fluor is 9. De elektronconfiguratie van fluor is 1S2 2S2 2P5. Elk zwavelatoom in het SF6-molecuul vormt een covalente binding met 6 fluoratomen. Op deze manier krijgt het zwavelatoom in totaal 6 covalente bindingen, d.w.z. 6 paren elektronen in zijn buitenste schil, en elk fluoratoom krijgt 8 elektronen in zijn buitenste schil.

NB: – Hier kunnen we waarnemen dat, in hexafluoridezwavel, de buitenste schil van het zwavelatoom 12 elektronen heeft in plaats van 8 elektronen. Dit betekent dat zwavel hier niet voldoet aan de algemene octetregel van de atoomstructuur, die stelt dat een stabiel atoom 8 elektronen nodig heeft in zijn buitenste schil. Dit is geen uitzonderlijk geval. Sommige elementen in de 3e periode en lager kunnen een verbinding vormen die meer dan 8 elektronen in de buitenste schil heeft. De moleculaire structuur van dit gas is hieronder getoond,

Op deze manier voldoet SF6 volledig aan een stabiele structuurconditie. De effectieve straal van een hexafluoridezwavelmolecuul is 2,385 Å. Deze elektronconfiguratie en structuur maken SF6 extreem stabiel. Het gas kan stabiel blijven zonder enige decompositie in zijn moleculaire structuur tot 500°C. Het is zeer onbrandbaar. H2O en Cl kunnen niet reageren met dit gas. Het reageert ook niet met zuren.

SF6-gas is een van de zwaarste gassen, met een dichtheid van 6,139 kg/m³ bij 20°C en één atmosferische druk, ongeveer vijf keer zo dicht als lucht. Het molecuulgewicht is 146,06. De druk-temperatuurvariatie is lineair binnen het dienstbereik van -25 tot +50°C. SF6 heeft een hoge volumetrische specifieke warmte, ongeveer 3,7 keer die van lucht, waardoor het uitstekende koel-eigenschappen heeft in elektrische apparatuur. Ondanks de lage thermische geleidbaarheid is SF6 effectief voor koeling in schakelaars omdat het gas hitte absorbeert en vrijgeeft tijdens moleculaire dissociatie en herformatie rond een elektrische boog, waardoor hitte snel van warme naar koele gebieden wordt overgebracht.

SF6-gas is zeer elektro-negatief. Door de hoge elektro-negativiteit absorbeert het vrije elektronen die worden geproduceerd door bogen tussen de contacten van schakelaars. De combinatie van vrije elektronen met moleculen produceert zware en grote ionen, die een zeer lage mobiliteit hebben. Door de absorptie van vrije elektronen en de lage mobiliteit van ionen heeft SF6 zeer uitstekende dielectrische eigenschappen. De dielectrische sterkte van SF6-gas is ongeveer 2,5 keer hoger dan die van lucht.

Lijst van Eigenschappen van Hexafluoridezwavelgas