แก๊ส SF6 คืออะไร

แก๊ส SF6 คืออะไร?

คำนิยามของแก๊ส SF6

แก๊ส SF6 ถูกกำหนดให้เป็นสารประกอบที่มีอะตอมกำมะถันหนึ่งและอะตอมฟลูออรีนหก ซึ่งเป็นที่รู้จักในเรื่องความเสถียรและการใช้งานในระบบไฟฟ้า

กระบวนการผลิต

แก๊ส SF6 ถูกผลิตเชิงพาณิชย์โดยการปฏิกิริยาของฟลูออรีน (ได้จากการทำอิเล็กโทรไลซิส) กับกำมะถัน

ระหว่างกระบวนการผลิตแก๊สนี้ ยังมีผลพลอยได้อื่น ๆ เช่น SF4, SF2, S2F2, S2F10 ที่เกิดขึ้นในปริมาณเล็กน้อย นอกจากนี้ยังมีสิ่งปนเปื้อนอย่างอากาศ ความชื้น และ CO2 ที่มีอยู่ในแก๊สด้วย ทั้งหมดนี้จะถูกกรองออกในขั้นตอนต่าง ๆ ของการทำให้บริสุทธิ์เพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์สุดท้ายที่บริสุทธิ์และผ่านการกลั่นแล้ว

คุณสมบัติทางเคมี

ในการทำความเข้าใจคุณสมบัติทางเคมีของแก๊ส SF6 เราต้องดูโครงสร้างโมเลกุลก่อน ในโมเลกุล SF6 อะตอมกำมะถันหนึ่งถูกโอบรอบด้วยอะตอมฟลูออรีนหก

กำมะถันมีเลขอะตอม 16 การจัดเรียงอิเล็กตรอนของอะตอมกำมะถันคือ 2, 8, 6 หรือ 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4 อะตอมฟลูออรีนมีเลขอะตอม 9 การจัดเรียงอิเล็กตรอนของฟลูออรีนคือ 1S2 2S2 2P5 แต่ละอะตอมกำมะถันในโมเลกุล SF6 จะสร้างพันธะโคเวเลนต์กับฟลูออรีนหก ด้วยวิธีนี้ อะตอมกำมะถันจะได้รับพันธะโคเวเลนต์ทั้งหมด 6 คู่ หรือ 12 อิเล็กตรอนที่เปลือกนอก และแต่ละอะตอมฟลูออรีนจะได้รับ 8 อิเล็กตรอนที่เปลือกนอกสุด

หมายเหตุ: – ที่นี่เราสามารถสังเกตเห็นว่า ในกำมะถันเฮกซาฟลูออไรด์ เปลือกนอกของอะตอมกำมะถันมีอิเล็กตรอน 12 แทนที่จะเป็น 8 นั่นหมายความว่า กำมะถันไม่ปฏิบัติตามกฎออกเทลทั่วไปของโครงสร้างอะตอม ซึ่งระบุว่า อะตอมที่เสถียรต้องการอิเล็กตรอน 8 ที่เปลือกนอกสุด นี่ไม่ใช่กรณีที่เป็นข้อยกเว้น บางธาตุในคาบที่ 3 และต่ำกว่าสามารถสร้างสารประกอบที่มีอิเล็กตรอนมากกว่า 8 ที่เปลือกนอกสุด โครงสร้างโมเลกุลของแก๊สนี้แสดงด้านล่างนี้

ด้วยวิธีนี้ SF6 สามารถตอบสนองสภาพที่เสถียรเต็มที่ รัศมีมีประสิทธิภาพของโมเลกุลกำมะถันเฮกซาฟลูออไรด์คือ 2.385 A การจัดเรียงอิเล็กตรอนและโครงสร้างของแก๊สนี้ทำให้ SF6 มีความเสถียรสูง แก๊สสามารถเสถียรโดยไม่มีการสลายตัวในโครงสร้างโมเลกุลจนถึง 500oC มันมีความต้านทานไฟสูง H2O และ Cl ไม่สามารถทำปฏิกิริยากับแก๊สนี้ได้ และยังไม่ทำปฏิกิริยากับกรด

แก๊ส SF6 เป็นหนึ่งในแก๊สที่หนักที่สุด โดยมีความหนาแน่น 6.139 กก./ลบ.ม. ที่ 20°C และความดัน 1 บรรยากาศ ประมาณห้าเท่าของอากาศ น้ำหนักโมเลกุลของมันคือ 146.06 การแปรผันของความดันและความอุณหภูมิเป็นเส้นตรงภายในช่วงการทำงาน -25 ถึง +50°C SF6 มีความร้อนจำเพาะตามปริมาตรสูง ประมาณ 3.7 เท่าของอากาศ ทำให้มีคุณสมบัติในการทำความเย็นที่ดีในอุปกรณ์ไฟฟ้า แม้จะมีความนำความร้อนต่ำ แต่ SF6 ยังมีประสิทธิภาพในการทำความเย็นในเบรกเกอร์วงจร เนื่องจากแก๊สสามารถดูดซับและปล่อยความร้อนระหว่างการแยกและการรวมตัวใหม่ของโมเลกุลรอบอาร์กไฟฟ้า ทำให้สามารถถ่ายเทความร้อนจากบริเวณที่ร้อนไปยังบริเวณที่เย็นได้อย่างรวดเร็ว

แก๊ส SF6 มีความอิเล็กโตรเนกาติฟสูง ด้วยความอิเล็กโตรเนกาติฟสูง ทำให้ดูดซับอิเล็กตรอนอิสระที่เกิดจากการอาร์กระหว่างตัวต่อของเบรกเกอร์วงจร การรวมตัวของอิเล็กตรอนอิสระกับโมเลกุลทำให้เกิดไอออนที่หนักและใหญ่ ซึ่งมีความคล่องตัวต่ำ เนื่องจากการดูดซับอิเล็กตรอนอิสระและความคล่องตัวต่ำของไอออน SF6 มีคุณสมบัติฉนวนที่ยอดเยี่ยม ความแข็งแรงของฉนวนของแก๊ส SF6 ประมาณ 2.5 เท่าของอากาศ

รายการคุณสมบัติของแก๊สกำมะถันเฮกซาฟลูออไรด์