Propiedades do gas SF6 ou gas hexafluoruro de azufre
Historia do SF6
SF6 ou gas xenón de sulfuro as moléculas combinan un átomo de sulfuro e seis átomos de flúor. Este gas foi descuberto polo primeiro vez no ano 1900 nos laboratorios da Faculte de Pharmacie de, en París. No ano 1937, a Compañía Xeral Eléctrica recoñeceu que o gas SF6 podería utilizarse como material aislante gaseoso. Despois da Segunda Guerra Mundial, isto é, na metade do século 20, a popularidade do uso do gas xenón de sulfuro como material aislante nos sistemas eléctricos estaba aumentando moi rapidamente. A Allied Chemical Corporation e a Pennsalt foron as primeiras industrias americanas que comezaron a producir este gas comercialmente en 1948. Durante 1960, o uso do gas xenón de sulfuro en equipos de alta tensión comezou a ser popular. Como a demanda deste gas estaba aumentando, moitos fabricantes en Europa e América comezaron a producir gas SF6 a gran escala, durante ese tempo. Ao principio, o gas SF6 só se usaba para fins de aislamento no sistema eléctrico. Pero pronto se descubriu que este gas ten unha propiedade tremenda de apagar o arco. Polo tanto, este gas tamén comezou a usarse no interruptor de circuito como medio de apagado do arco. A primeira subestación aislada con gas SF6 do mundo foi estabelecida en París no ano 1966. Os interruptores de circuito de media tensión con gas xenón de sulfuro foron lanzados ao mercado a partir de 1971.
Fabricación do gas SF6
O gas SF6 prodúcese comercialmente pola reacción de flúor (obtido por electrólise) con sulfuro.
Durante o proceso de produción deste gas, xóganse outros subproductos como SF4, SF2, S2F2, S2F10 en pequenas cantidades. Non só estes subproductos, impurezas como aire, humidade e CO2 tamén están presentes no gas durante a súa produción. Todos estes subproductos e impurezas son filtrados en diferentes etapas de purificación para obter o produto final puro e refinado.
Propiedades químicas do gas SF6
Para examinar as propiedades químicas do gas SF6, primeiro introducimos a estrutura da molécula de SF6. Nesta molécula de gas, un átomo de sulfuro está rodeado por seis átomos de flúor.
O sulfuro ten número atómico 16. A configuración electrónica do átomo de sulfuro é 2, 8, 6, isto é, 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. O átomo de flúor ten número atómico 9. A configuración electrónica do flúor é 1S2 2S2 2P5. Cada átomo de sulfuro na molécula de SF6 crea unha ligazón covalente con 6 átomos de flúor. De esta forma, o átomo de sulfuro obtén un total de 6 ligazóns covalentes, isto é, 6 pares de electróns na súa cápsula externa, e cada átomo de flúor obtén 8 electróns na súa cápsula máis externa.
NB: – Aquí podemos observar que, no hexafluoruro de sulfuro, a cápsula externa do átomo de sulfuro ten 12 electróns en lugar de 8. Isto significa que aquí o sulfuro non obedece a regra octal xeral da estrutura atómica, que establece que un átomo estable require 8 electróns na súa cápsula máis externa. Este non é un caso excepcional. Algúns elementos do período 3 e abaixo poden formar compósitos que exceden os 8 electróns na súa cápsula máis externa. A estrutura molecular deste gas amósase a continuación,
De esta forma, o SF6 satisfai completamente unha condición estructural estable. O raio efectivo dunha molécula de hexafluoruro de sulfuro é 2,385 A. Esta configuración electrónica e estrutura deste gas fán de SF6 extremadamente estable. O gas pode ser estable sen ningunha descomposición na súa estrutura molecular ata 500oC. É altamente non inflamable. H2O e Cl non poden reaccionar con este gas. Tamén non reacciona con ácido.
O gas SF6 é un dos gases máis pesados. A densidade deste gas a 20oC a unha presión atmosférica, é aproximadamente 6,139 kg/m3 que é aproximadamente 5 veces maior que o aire nas mesmas condicións. O peso molecular deste gas é 146,06. A variación da presión coa temperatura é linear para o hexafluoruro de sulfuro e é pequena dentro da temperatura de servizo, isto é, de -25 a +50oC. O calor específico volumétrico deste gas tamén é alto. É aproximadamente 3,7 veces maior que o do aire, e é por iso que este gas tamén ten un efecto refrescante tremendo nos equipos eléctricos. A conductividade térmica deste gas non é moi alta, é incluso menor que a do aire. Aínda así, é bastante adecuada para o efecto refrescante no interruptor de circuito. É porque, durante a dissociación das moléculas de hexafluoruro de sulfuro arredor do arco eléctrico, estas moléculas absorben unha cantidade alta de calor. Este calor desprégase cando as moléculas se reforman na periferia do arco. Este proceso axuda a transferir o calor dunha rexión quente a unha fría moi rapidamente. Por iso, este gas ten un excelente efecto refrescante a altas temperaturas, aínda que a conductividade térmica de SF6 non sexa moi alta.
Propiedades eléctricas do gas SF6
O gas SF6 é altamente electro-negativo. Debido á alta electro-negatividade, absorbe electróns libres que se producen debido ao arqueo entre contactos do interruptor de circuito. A combinación de electróns libres con moléculas produce ións pesados e grandes, que teñen unha mobilidade moi baixa. Debido á absorción de electróns libres e a baixa mobilidade de ións, SF6 ten unha propiedade dieléctrica moi excelente. A resistencia dieléctrica do gas SF6 é aproximadamente 2,5 veces maior que a do aire.
