Ιδιότητες του Αερίου SF6 ή Εξοξειδωμένου Φθοριού

Ιστορία του SF6

SF6 ή εξαφθοριούχο σελήνιο αέριο συνίσταται από ένα άτομο σεληνίου και έξι άτομα φθορίου. Αυτό το αέριο ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά το 1900 στα εργαστήρια της Faculte de Pharmacie de, στο Παρίσι. Το 1937, η General Electrical Company αναγνώρισε για πρώτη φορά ότι το αέριο SF6 μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αεριούχο απομονωτικό υλικό. Μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, δηλαδή στα μέσα του 20ου αιώνα, η δημοφιλία της χρήσης του αερίου εξαφθοριούχου σεληνίου ως απομονωτικού υλικού σε ηλεκτρικά συστήματα αυξήθηκε πολύ γρήγορα. Η Allied Chemical Corporation και η Pennsalt ήταν οι πρώτες αμερικανικές βιομηχανίες που ξεκίνησαν να παράγουν εμπορικά αυτό το αέριο το 1948. Κατά τη δεκαετία του 1960, η χρήση του εξαφθοριούχου σεληνίου σε υψηλής τάσης στροβίλια έγινε δημοφιλής. Καθώς η ζήτηση γι' αυτό το αέριο αυξάνονταν, πολλοί κατασκευαστές στην Ευρώπη και την Αμερική ξεκίνησαν να παράγουν SF6 αέριο σε μεγάλη κλίμακα, εκείνη την περίοδο. Στην αρχή, το αέριο SF6 χρησιμοποιήθηκε μόνο για λόγους απομόνωσης στα ηλεκτρικά συστήματα. Ωστόσο, σύντομα αναγνωρίστηκε ότι αυτό το αέριο έχει εκπληκτική ικανότητα σβήσης τόξων. Έτσι, αυτό το αέριο άρχισε επίσης να χρησιμοποιείται σε στροβίλια ως μέσο σβήσης τόξων. Το πρώτο στο κόσμο SF6 αεριούχος υποσταθμός εγκαταστάθηκε στο Παρίσι το 1966. Τα μεσαίας τάσης στροβίλια με εξαφθοριούχο σελήνιο ξεκίνησαν να εισέρχονται στην αγορά από το 1971.

Παραγωγή του αερίου SF6

Το αέριο SF6 παράγεται εμπορικά από την αντίδραση του φθορίου (που προκύπτει από ηλεκτρόλυση) με το σελήνιο.
Κατά τη διαδικασία παραγωγής αυτού του αερίου, παράγονται και άλλα παραπροϊόντα, όπως SF4, SF2, S2F2, S2F10, σε μικρούς ποσοστούς. Όχι μόνο αυτά τα παραπροϊόντα, αλλά και ρύποι όπως αέριο, υγρασία και CO2 παρίστανται στο αέριο κατά την παραγωγή. Όλα αυτά τα παραπροϊόντα και ρύποι φιλτράρονται σε διάφορες φάσεις της εκκαθάρισης για να προκύψει το καθαρό και αποψιλομένο τελικό προϊόν.

Χημικές Ιδιότητες του αερίου SF6

Για να εξετάσουμε τις χημικές ιδιότητες του αερίου SF6, παραθέτουμε πρώτα τη δομή του μόριου SF6. Σε αυτό το μόριο, ένα άτομο σεληνίου περιβάλλεται από έξι άτομα φθορίου.

Το σελήνιο έχει ατομικό αριθμό 16. Η ηλεκτρονική διάταξη του άτομου σεληνίου είναι 2, 8, 6 δηλαδή 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Το άτομο φθορίου έχει ατομικό αριθμό 9. Η ηλεκτρονική διάταξη του φθορίου είναι 1S2 2S2 2P5. Κάθε άτομο σεληνίου στο μόριο SF6 δημιουργεί ένα συνδετικό δεσμό με 6 άτομα φθορίου. Με αυτόν τον τρόπο, το άτομο σεληνίου παίρνει συνολικά 6 συνδετικά δεσμά, δηλαδή 6 ζευγάρια ηλεκτρόνιων στο εξωτερικό του κελλίδιο, και κάθε άτομο φθορίου παίρνει 8 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό του κελλίδιο.

ΠΡΟΣΟΧΗ: – Εδώ μπορούμε να παρατηρήσουμε ότι, στο εξαφθοριούχο σελήνιο, το εξωτερικό κελλίδιο του άτομου σεληνίου έχει 12 ηλεκτρόνια αντί για 8 ηλεκτρόνια. Αυτό σημαίνει ότι εδώ το σελήνιο δεν τηρεί το γενικό οκταδικό κανόνα της ατομικής δομής, που λέει ότι ένα σταθερό άτομο απαιτεί 8 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό του κελλιδίου. Αυτή δεν είναι μια εξαίρεση. Κάποια στοιχεία στην 3η περίοδο και κάτω από αυτή μπορούν να σχηματίσουν ένα σύνθετο που υπερβαίνει 8 ηλεκτρόνια στο εξωτερικό του κελλιδίου. Η μοριακή δομή αυτού του αερίου είναι δείκνυμε παρακάτω,
Με αυτόν τον τρόπο, το SF6 εκπληρώνει πλήρως μια σταθερή δομική συνθήκη. Ο αποτελεσματικός ακτίνιος ενός μορίου εξαφθοριούχου σεληνίου είναι 2,385 A. Αυτή η ηλεκτρονική διάταξη και δομή του αερίου κάνουν το SF6 εξαιρετικά σταθερό. Το αέριο μπορεί να είναι σταθερό χωρίς καμία διάσπαση στη μοριακή του δομή μέχρι 500°C. Είναι υψίστης ανεπίφθονο. H2O και Cl δεν μπορούν να αντιδράσουν με αυτό το αέριο. Αυτό δεν αντιδρά επίσης με οξέα.

Το αέριο SF6 είναι ένα από τα βαρύτερα αέρια. Η πυκνότητα αυτού του αερίου στους 20°C και μια ατμοσφαιρική πίεση, είναι περίπου 6,139 kg/m3, που είναι περίπου 5 φορές υψηλότερη από τον αέρα σε ίδιες συνθήκες. Το μοριακό βάρος αυτού του αερίου είναι 146,06. Η μεταβολή της πίεσης με τη θερμοκρασία είναι γραμμική για το εξαφθοριούχο σελήνιο και είναι μικρή εντός της θερμοκρασίας λειτουργίας, δηλαδή από -25 έως +50°C. Η θερμότητα εγκατάληψης του τόμου αυτού του αερίου είναι επίσης υψηλή. Είναι περίπου 3,7 φορές περισσότερη από την του αέρα, και γι' αυτό αυτό το αέριο έχει επίσης εκπληκτική ικανότητα ψύξης σε ηλεκτρικό εξοπλισμό. Η θερμοκαθεδρικότητα αυτού του αερίου δεν είναι πολύ υψηλή, είναι ακόμη και χαμηλότερη από τον