Що таке газ SF6?

Що таке газ SF6?

Визначення газу SF6

Газ SF6 визначається як сполука одного атома сірки та шести атомів фтору, відома своєю стабільністю та застосуванням в електричних системах.

Процес виробництва

Газ SF6 комерційно виробляється за рахунок реакції фтору (отриманого електролізом) з сіркою.

Під час процесу виробництва цього газу, у невеликих відсотках виробляються інші побічні продукти, такі як SF4, SF2, S2F2, S2F10. Не лише ці побічні продукти, але й забруднювачі, такі як повітря, волога та CO2, також присутні в газі під час виробництва. Всі ці побічні продукти та забруднювачі фільтруються на різних етапах очищення, щоб отримати чистий та відфільтрований кінцевий продукт.

Хімічні властивості

Для розуміння хімічних властивостей газу SF6 спочатку подивимось на його молекулярну структуру. У молекулі SF6 один атом сірки оточений шістьма атомами фтору.

Сірка має атомний номер 16. Електронна конфігурація атома сірки - 2, 8, 6, тобто 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Атом фтору має атомний номер 9. Електронна конфігурація фтору - 1S2 2S2 2P5. Кожен атом сірки в молекулі SF6 створює ковалентний зв'язок з 6 атомами фтору. Таким чином, атом сірки отримує загалом 6 ковалентних зв'язків, тобто 6 пар електронів на своїй зовнішній оболонці, а кожен атом фтору отримує 8 електронів на своїй найзовнішній оболонці.

Зверніть увагу: тут можна помітити, що у гексафториді сірки на зовнішній оболонці атома сірки 12 електронів замість 8. Це означає, що сірка не дотримується загального правила октету атомної структури, яке стверджує, що стабільний атом потребує 8 електронів на своїй найзовнішній оболонці. Це не є винятковим випадком. Деякі елементи в 3-му періоді та нижче можуть формувати сполуки, які перевищують 8 електронів на своїй найзовнішній оболонці. Молекулярна структура цього газу показана нижче,

Таким чином, SF6 повністю задовольняє умови стабільної структури. Ефективний радіус молекули гексафториду сірки становить 2,385 Å. Ця електронна конфігурація та структура роблять SF6 надзвичайно стабільним. Газ може бути стабільним без будь-якого розкладу в своїй молекулярній структурі до 500°C. Він сильно непалаючий. H2O та Cl не можуть реагувати з цим газом. Він також не реагує з кислотою.

Газ SF6 є одним з найтяжчих газів, з густиною 6,139 кг/м³ при 20°C та одному атмосферному тиску, приблизно у 5 разів густіший за повітря. Його молекулярна маса становить 146,06. Зміна тиску-температури лінійна в діапазоні використання від -25 до +50°C. SF6 має високу об'ємну питому теплоємність, приблизно в 3,7 рази більшу, ніж у повітря, що надає йому відмінні охолоджувальні властивості в електричному обладнанні. Незважаючи на низьку теплопровідність, SF6 ефективний для охолодження в автоматичних вимикачах, оскільки газ поглинає та виділяє тепло під час молекулярного розпаду та повторного формування навколо електричної дуги, швидко передаючи тепло з гарячих до холодних областей.

Газ SF6 має високу електронегативність. Завдяки високій електронегативності, він поглинає вільні електрони, які виникають через дугу між контактами автоматичного вимикача. Комбінація вільних електронів з молекулами створює важкі та великі іони, які мають дуже низьку мобільність. Через поглинання вільних електронів та низьку мобільність іонів SF6 має надзвичайно відмінні диелектричні властивості. Диелектрична міцність газу SF6 приблизно в 2,5 рази більша, ніж у повітря.

Список властивостей гексафториду сірки