Czym jest gaz SF6?

Czym jest gaz SF6?

Definicja gazu SF6

Gaz SF6 definiuje się jako związek składający się z jednego atomu siarki i sześciu atomów fluoru, znany ze swojej stabilności i stosowania w systemach elektrycznych.

Proces produkcji

Gaz SF6 jest produkowany przemysłowo poprzez reakcję fluoru (uzyskanego przez elektrolizę) z siarką.

W trakcie procesu produkcji tego gazu powstają również inne uboczne produkty, takie jak SF4, SF2, S2F2, S2F10, w niewielkich ilościach. Nie tylko te uboczne produkty, ale także zanieczyszczenia, takie jak powietrze, wilgoć i CO2, są obecne w gazie podczas produkcji. Wszystkie te uboczne produkty i zanieczyszczenia są filtrowane na różnych etapach oczyszczania, aby uzyskać czysty i wyrafinowany końcowy produkt.

Właściwości chemiczne

Aby zrozumieć właściwości chemiczne gazu SF6, najpierw przyjrzyjmy się jego strukturze molekularnej. W molekułach SF6 jeden atom siarki otacza sześć atomów fluoru.

Siarka ma numer atomowy 16. Konfiguracja elektronowa atomu siarki to 2, 8, 6, czyli 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Atom fluoru ma numer atomowy 9. Konfiguracja elektronowa fluoru to 1S2 2S2 2P5. Każdy atom siarki w molekułach SF6 tworzy wiązanie kovalencyjne z 6 atomami fluoru. W ten sposób, atom siarki ma łącznie 6 wiązań kovalencyjnych, czyli 6 par elektronów na swojej powłoce zewnętrznej, a każdy atom fluoru ma 8 elektronów na swojej najbardziej zewnętrznej powłoce.

Uwaga: – Możemy zauważyć, że w heksafluorek siarki powłoka zewnętrzna atomu siarki ma 12 elektronów zamiast 8. To oznacza, że siarka nie przestrzega ogólnej oktadowej reguły budowy atomowej, która mówi, że stabilny atom wymaga 8 elektronów na swojej najbardziej zewnętrznej powłoce. To nie jest wyjątkowa sytuacja. Niektóre pierwiastki w trzecim okresie i poniżej mogą tworzyć związki, które mają więcej niż 8 elektronów na swojej najbardziej zewnętrznej powłoce. Struktura molekularna tego gazu przedstawiona jest poniżej,

W ten sposób, SF6 w pełni spełnia warunki stabilnej struktury. Efektywny promień molekuły heksafluorku siarki wynosi 2,385 A. Ta konfiguracja elektronowa i struktura gazu sprawiają, że SF6 jest niezwykle stabilny. Gaz może być stabilny bez rozkładu swojej struktury molekularnej do temperatury 500oC. Jest bardzo mało palny. H2O i Cl nie reagują z tym gazem. Nie reaguje również z kwasami.

Gaz SF6 jest jednym z najcięższych gazów, o gęstości 6,139 kg/m³ przy 20°C i jednym atmosferze ciśnienia, co jest około pięciokrotnie większe niż gęstość powietrza. Jego masa molowa wynosi 146,06. Zmiana ciśnienie-temperatura jest liniowa w zakresie użytkowania od -25 do +50°C. SF6 ma wysoką objętościową ciepłość właściwą, około 3,7 razy większą niż powietrze, co daje mu doskonałe właściwości chłodzące w sprzęcie elektrycznym. Pomimo niskiej przewodności cieplnej, SF6 jest skuteczny do chłodzenia w wyłącznikach, ponieważ gaz absorbuje i oddaje ciepło podczas rozpadu i ponownego formowania się wokół łuku elektrycznego, szybko przenosząc ciepło z cieplejszych na zimniejsze obszary.

Gaz SF6 jest bardzo elektrofilny. Dzięki wysokiej elektrofilności absorbuje wolne elektrony, które powstają w wyniku łukowania między kontaktami wyłącznika. Połączenie wolnych elektronów z cząsteczkami powoduje powstanie ciężkich i dużych jonów, które mają bardzo niską mobilność. Dzięki absorpcji wolnych elektronów i niskiej mobilności jonów, SF6 ma doskonałe właściwości dielektryczne. Siła dielektryczna gazu SF6 jest około 2,5 raza większa niż powietrza.

Lista właściwości gazu heksafluorek siarki