SF6 गैस या सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस के गुण

सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) का इतिहास

SF6 या सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस के अणुएँ एक सल्फर और छह फ्लोरीन परमाणुओं से बने होते हैं। इस गैस की पहली बार 1900 में पेरिस के फ़ाक्युल्टे डी फ़ार्मासी डी, की प्रयोगशालाओं में जानबूझी गई थी। 1937 में, जनरल इलेक्ट्रिकल कंपनी ने पहली बार यह जाना कि SF6 गैस का उपयोग गैसीय अवरोधक सामग्री के रूप में किया जा सकता है। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद, अर्थात 20वीं शताब्दी के मध्य में, इलेक्ट्रिकल प्रणालियों में सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस का उपयोग अवरोधक सामग्री के रूप में बहुत तेजी से बढ़ रहा था। ऐलाइड चेमिकल कॉर्पोरेशन और पेनसाल्ट अमेरिकी कंपनियाँ थीं, जिन्होंने 1948 में इस गैस का व्यावसायिक रूप से उत्पादन शुरू किया। 1960 के दशक में, उच्च वोल्टेज स्विचगियर में सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस का उपयोग लोकप्रिय हो गया। इस गैस की मांग बढ़ने के साथ, यूरोप और अमेरिका में कई निर्माताओं ने उस समय बड़े पैमाने पर SF6 गैस का उत्पादन शुरू किया। शुरुआत में, SF6 गैस का उपयोग केवल इलेक्ट्रिकल प्रणाली में अवरोधक के रूप में किया जाता था। लेकिन जल्द ही यह जाना गया कि यह गैस अद्भुत आर्क शमन की गुणवत्ता रखती है। इसलिए, यह गैस एक आर्क शमन माध्यम के रूप में सर्किट ब्रेकर में भी उपयोग की जाने लगी। दुनिया का पहला SF6 गैस अवरोधित सबस्टेशन 1966 में पेरिस में स्थापित किया गया था। सल्फर हेक्साफ्लोराइड मध्य वोल्टेज सर्किट ब्रेकर 1971 से बाजार में लॉन्च हुए।

SF6 गैस का निर्माण

SF6 गैस फ्लोरीन (विद्युत-अपघटन से प्राप्त) और सल्फर के प्रतिक्रिया से व्यावसायिक रूप से निर्मित की जाती है।
इस गैस के उत्पादन की प्रक्रिया के दौरान, SF4, SF2, S2F2, S2F10 जैसे अन्य उपग्रथ भी थोड़ी मात्रा में उत्पन्न होते हैं। न केवल इन उपग्रथ, वायु, नमी, और CO2 जैसी विकार भी उत्पादन के दौरान गैस में मौजूद होते हैं। सभी ये उपग्रथ और विकार शुद्धीकरण की विभिन्न चरणों में फ़िल्टर किए जाते हैं ताकि शुद्ध और शुद्धित अंतिम उत्पाद प्राप्त हो सके।

सल्फर हेक्साफ्लोराइड (SF6) गैस के रासायनिक गुणधर्म

सल्फर हेक्साफ्लोराइड गैस के रासायनिक गुणधर्म की जांच करने से पहले, हम SF6 अणु की संरचना पेश करते हैं। इस गैस के अणु में, एक सल्फर परमाणु को छह फ्लोरीन परमाणुओं द्वारा घिरा होता है।

सल्फर का परमाणु संख्या 16 है। सल्फर परमाणु की इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 2, 8, 6 अर्थात 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4 है। फ्लोरीन परमाणु की परमाणु संख्या 9 है। फ्लोरीन की इलेक्ट्रॉनिक विन्यास 1S2 2S2 2P5 है। SF6 अणु में प्रत्येक सल्फर परमाणु 6 फ्लोरीन परमाणुओं के साथ एक सहसंयोजी बंध बनाता है। इस तरह, सल्फर परमाणु को अपने बाहरी कोश में 6 सहसंयोजी बंध, अर्थात 6 इलेक्ट्रॉन की जोड़ियाँ मिलती हैं, और प्रत्येक फ्लोरीन परमाणु को अपने सबसे बाहरी कोश में 8 इलेक्ट्रॉन मिलते हैं।

नोट: - यहाँ हम देख सकते हैं कि, सल्फर हेक्साफ्लोराइड में सल्फर परमाणु के बाहरी कोश में 12 इलेक्ट्रॉन होते हैं बजाय 8 इलेक्ट्रॉन। इसका अर्थ है कि यहाँ सल्फर आयनिक संरचना के सामान्य ऑक्टल नियम का पालन नहीं करता है, जो कहता है कि, एक स्थिर परमाणु को अपने सबसे बाहरी कोश में 8 इलेक्ट्रॉन की आवश्यकता होती है। यह एक अपवादी मामला नहीं है। तीसरे आवर्त और नीचे के कुछ तत्व 8 इलेक्ट्रॉन से अधिक इलेक्ट्रॉन वाले यौगिक बना सकते हैं। इस गैस की अणु संरचना नीचे दिखाई गई है,
इस तरह, SF6 पूरी तरह से स्थिर संरचनात्मक स्थिति को संतुष्ट करता है। सल्फर हेक्साफ्लोराइड अणु की प्रभावी त्रिज्या 2.385 A है। इस गैस की इलेक्ट्रॉनिक विन्यास और संरचना SF6 को अत्यंत स्थिर बनाती है। यह गैस अपनी अणु संरचना में किसी भी विघटन के बिना 500oC तक स्थिर रह सकती है। यह अत्यधिक अग्निरहित है। H2O और Cl इस गैस के साथ प्रतिक्रिया नहीं कर सकते। यह अम्लों के साथ भी प्रतिक्रिया नहीं करता।

SF6 गैस एक से भारी गैसों में से एक है। 20oC पर एक वायुमंडलीय दबाव पर, इस गैस का घनत्व लगभग 6.139 kg/m3 होता है, जो उसी स्थिति में वायु की तुलना में लगभग 5 गुना अधिक है। इस गैस का अणु भार 146.06 है। सल्फर हेक्साफ्लोराइड के लिए तापमान के साथ दबाव का परिवर्तन रैखिक होता है और यह सेवा तापमान, अर्थात -25 से +50oC तक छोटा होता है। इस गैस का आयतनिक विशिष्ट ऊष्मा भी अधिक होता है। यह वायु की तुलना में लगभग 3.7 गुना अधिक होता है, और इसीलिए यह गैस इलेक्ट्रिकल उपकरणों में अद्भुत ठंडा करने का प्रभाव देती है। इस गैस का ऊष्मीय चालकता बहुत ऊँचा नहीं होता, यह वायु से भी कम होता है। फिर भी, यह सर्किट ब्रेकर में ठंडा करने के लिए बहुत उपयुक्त है। यह इसलिए है, क्योंकि, सल्फर हेक्साफ्लोराइड अणुओं के इलेक्ट्रिक आर्क के चारों ओर विघटन के दौरान, ये अणु उच्च मात्रा में ऊष्मा को अवशोषित करते हैं। यह ऊष्मा तब जब अणु आर्क के परिधि पर फिर से बनते हैं, तब छोड़ दी जात