Свойства на газ SF6 или шестифлуориден сулфур
История на SF6
SF6 или шестфлуорид на сярата молекули се събират от една атомна частица сяра и шест атомни частици флуор. Този газ беше открит за първи път през 1900 г. в лабораториите на Faculte de Pharmacie de, в Париж. През 1937 г. General Electrical Company установи, че SF6 газа може да се използва като газов изолационен материал. След Втората световна война, т.е. по средата на 20и век, популярността на използването на шестфлуорид на сярата като изолационен материал в електрическите системи нарастваше много бързо. Allied Chemical Corporation и Pennsalt бяха първите американски индустрии, които започнаха комерсиалното производство на този газ през 1948 г. През 1960 г. използването на шестфлуорид на сярата в високонапрегнати превключватели стана популярно. Като спойкането за този газ растеше, много производители в Европа и Америка започнаха масово производство на SF6 газа по това време. В началото, SF6 газът се използваше само за изолационна цел в електрическите системи. Но скоро се установи, че този газ има огромна свойство за изгасване на дъга. Затова този газ започна да се използва в превключвателите като средство за изгасване на дъга. Първата в света подстанция с изолация от SF6 газ беше установена в Париж през 1966 г. Превключвателите с изолация от шестфлуорид на сярата за средни напрежения бяха пуснати на пазара през 1971 г.
Производство на SF6 Газ
SF6 газът се произвежда комерсиално чрез реакция между флуор (получен чрез електролиз) и сяра.
През процеса на производство на този газ, се получават и други побъчни продукти като SF4, SF2, S2F2, S2F10 в малки проценти. Не само тези побъчни продукти, но и замърсители като въздух, влага и CO2 също са присъщи в газа по време на производството. Всички тези побъчни продукти и замърсители се филтрират на различни етапи на очистка, за да се получи чист и префинен крайен продукт.
Химически свойства на SF6 Газ
За разглеждане на химическите свойства на SF6 газа, първо представяме структурата на молекулата SF6. В тази газова молекула, един атом сяра е обкръжен от шест атома флуор.
Сярата има атомен номер 16. Електронната конфигурация на атома сяра е 2, 8, 6, т.е. 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Атомът флуор има атомен номер 9. Електронната конфигурация на флуора е 1S2 2S2 2P5. Всяка молекула сяра в SF6 образува ковалентна връзка с 6 атома флуор. По този начин, атомът сяра получава общо 6 ковалентни връзки, т.е. 6 двойки електрони във външния си слой, а всеки атом флуор получава 8 електрона в най-външния си слой.
ЗАБЕЛЕЖКА: – Тук можем да забележим, че във външния слой на молекулата шестфлуорид на сярата има 12 електрона вместо 8. Това означава, че сярата не следва общото правило за октал, което твърди, че стабилен атом изисква 8 електрона във най-външния си слой. Това не е изключение. Някои елементи в третия период и по-долу могат да формират съединения, които надхвърлят 8 електрона във най-външния си слой. Молекулярната структура на този газ е показана по-долу,
По този начин, SF6 напълно удовлетворява условията за стабилна структура. Ефективният радиус на молекулата шестфлуорид на сярата е 2.385 A. Тази електронна конфигурация и структура на газа правят SF6 изключително стабилен. Газът може да остава стабилен без каквито и да е разлагания в молекулярната му структура до 500°C. Той е изключително негорив. H2O и Cl не могат да реагират с този газ. Той също така не реагира с киселини.
SF6 газът е един от най-тежките газове. Плотността на този газ при 20°C при едно атмосферно налягане е около 6.139 kg/m3, което е около 5 пъти по-високо от въздуха при същите условия. Молекулярната маса на този газ е 146.06. Варирането на налягането с температурата е линейно за шестфлуорид на сярата и то е малко в рамките на служебната температура, т.е. от – 25 до + 50°C. Обемната специфична топлоемкост на този газ също е висока. Тя е около 3.7 пъти по-висока от тази на въздуха, и затова този газ има и огромен охлаждащ ефект в електрическото оборудване. Топлопроводната способност на този газ не е много висока, дори е по-ниска от въздуха. Все пак, той е подходящ за охлаждане в превключвателите. Това е, защото, по време на разлагането на молекулите на шестфлуорид на сярата около електрическата дъга, тези молекули абсорбират голямо количество топлина. Тази топлина се освобождава, когато молекулите се реформират в периферията на дъгата. Този процес помага за бързото прехвърляне на топлината от гореща зона към студена зона. Затова този газ има отличен охлаждащ ефект при високи температури, въпреки че топлопроводната способност на SF6 не е много висока.
Електрически свойства на SF6 Газ
SF6 газът е силно електроотрицателен. Благодарение на високата электроотрицателност, той абсорбира свободни електрони, които се произвеждат поради дъга между контактите на превключвателя. Комбинацията на свободни електрони с молекули произвежда тежки и големи йони, които имат много ниска подвижност. Благодарение на абсорбирането на свободни електрони и ниската подвижност на йоните SF6 има отлични диелектрични свойства. Диелектричната сила на SF6 газа е около 2.5 пъти по-висока от тази на въздуха.
