Ang mga Katangian ng Gas na SF6 o Sulfur Hexafluoride
Kasaysayan ng SF6
SF6 o sulfur hexafluoride na mga molekula ay binubuo ng isang sulfur at anim na fluorine atoms. Ang gas na ito ay unang natuklasan noong taon 1900 sa mga laboratoryo ng Faculte de Pharmacie de, sa Paris. Noong 1937, ang General Electrical Company ang unang narealize na ang SF6 gas ay maaaring gamitin bilang gaseous insulating material. Pagkatapos ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, i.e. sa gitna ng ikalabindalawang siglo, ang popularidad ng paggamit ng sulfur hexafluoride gas bilang insulating material sa electrical system ay lumaki nang mabilis. Ang Allied Chemical Corporation at Pennsalt ang mga unang American industries na nagsimulang magproduce ng gas na ito komersyal noong 1948. Noong 1960, ang paggamit ng sulfur hexafluoride gas sa high voltage switchgear ay naging popular. Dahil sa pagtaas ng demand para sa gas na ito, maraming manufacturers sa Europe at America ang nagsimulang magproduce ng SF6 gas sa malaking scale, noong panahong iyon. Sa simula, ang SF6 gas ay ginagamit lamang para sa insulating purpose sa electrical system. Ngunit sa lalong madaling panahon, narealize na ang gas na ito ay may napakalaking arc quenching property. Kaya, nagsimula ring gamitin ang gas na ito sa circuit breaker bilang arc quenching medium. Ang unang SF6 gas insulated substation sa mundo ay itinatag sa Paris noong 1966. Ang sulfur hexafluoride medium voltage circuit breakers ay inilunsad sa merkado mula 1971.
Paggawa ng SF6 Gas
Ang SF6 gas ay komersyal na ginagawa sa pamamagitan ng reaksiyon ng fluorine (nakuha sa pamamagitan ng electrolysis) sa sulfur.
Sa proseso ng paggawa ng gas na ito, iba pang byproducts tulad ng SF4, SF2, S2F2, S2F10 ay din pinaproduksyon sa maliit na porsyento. Hindi lang ang mga byproduct, ang mga impurities tulad ng air, moisture, at CO2 ay kasama rin sa gas, sa panahon ng produksyon. Lahat ng mga byproducts at impurities na ito ay ifilter sa iba't ibang yugto ng purification upang makakuha ng tama at refined final product.
Chemical Properties ng SF6 Gas
Para suriin ang chemical properties ng SF6 gas, unang ipapakilala natin ang structure ng SF6 molecule. Sa gas molecule na ito, isang sulfur atom ay nakapalibot ng anim na fluorine atoms.
Ang sulfur ay may atomic number na 16. Ang electronic configuration ng sulfur atom ay 2, 8, 6 i.e. 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Ang fluorine atom ay may atomic number 9. Ang electronic configuration ng fluorine ay 1S2 2S2 2P5. Bawat sulfur atom sa SF6 molecule ay gumagawa ng covalent bond sa 6 fluorine atoms. Sa ganitong paraan, ang sulfur atom ay nakakakuha ng kabuuang 6 covalent bonds, i.e. 6 pairs of electrons sa kanyang outer shell, at bawat fluorine atom ay nakakakuha ng 8 electrons sa kanyang outer most shell.
NB: – Dito natin mapapansin na, sa sulfur hexafluoride external shell ng sulfur atom ay may 12 electrons sa halip na 8 electrons. Ibig sabihin, dito ang sulfur ay hindi sumusunod sa general octal rule ng atomic structure na nagsasaad na, ang stable atom ay nangangailangan ng 8 electrons sa kanyang outermost shell. Hindi ito isang exceptional case. Ang ilang elements sa 3rd period at ibaba ay maaaring bumuo ng compound na lumampas sa 8 electrons sa kanyang outer most shell. Ang molecular structure ng gas na ito ay ipinapakita sa ibaba,
Sa ganitong paraan, ang SF6 ay lubos na nasasapat sa stable structural condition. Ang effective radius ng isang sulfur hexafluoride molecule ay 2.385 A. Ang electronic configuration at structure ng gas na ito ay nagbibigay ng SF6 na napakastable. Ang gas ay maaaring stable nang walang anumang decomposition sa kanyang molecular structure hanggang 500oC. Napakataas ito ng non-flammability. Ang H2O at Cl ay hindi maaaring mag-react sa gas na ito. Hindi rin ito nagrereact sa acid.
Ang SF6 gas ay isa sa mga pinakamabigat na gases. Ang density ng gas na ito sa 20oC sa one atmospheric pressure, ay humigit-kumulang 6.139 kg/m3 na humigit-kumulang 5 beses mas mataas kaysa sa air sa parehong kondisyon. Ang molecular weight ng gas na ito ay 146.06. Ang pagbabago ng pressure sa temperature ay linear para sa sulfur hexafluoride at ito ay maliit sa loob ng service temperature, i.e. mula – 25 hanggang + 50oC. Ang volumetric specific heat ng gas na ito ay mababa. Ito ay humigit-kumulang 3.7 beses mas mataas kaysa sa air, at dahil dito, ang gas na ito ay may napakalaking cooling effect sa electrical equipment. Ang thermal conductivity ng gas na ito ay hindi masyadong mataas, ito pa nga ay mas mababa kaysa sa air. Gayunpaman, ito ay sapat para sa cooling effect sa circuit breaker. Ito ay dahil, sa panahon ng dissociation ng sulfur hexafluoride molecules paligid sa electric arc, ang mga molecules na ito ay nagsasabsorb ng mataas na dami ng init. Ang init na ito ay pagkatapos ay ililipat kapag ang molecules ay muling nabuo sa periphery ng arc. Ang proseso na ito ay tumutulong sa paglipat ng init mula sa mainit na lugar patungo sa malamig na lugar nang mabilis. Kaya, ang gas na ito ay may napakalaking cooling effect sa mataas na temperatura bagaman ang thermal conductivity ng SF6 ay hindi masyadong mataas.
Electrical Properties ng SF6 Gas
Ang SF6 gas ay napakataas ang electronegativity. Dahil sa mataas na electronegativity, ito ay nagsasabsorb ng free electrons na nanggagaling sa arcing sa pagitan ng contacts ng circuit breaker. Ang kombinasyon ng free electrons sa molecules ay nagpapabunga ng mabigat at malalaking ions, na may napakababang mobility. Dahil sa absorption ng free electrons at mababang mobility ng ions SF6 ay may napakalaking dielectric property. Ang dielectric strength ng SF6 gas ay humigit-kumulang 2.5 beses mas mataas kaysa sa air.
