Sifat Gas SF6 atau Gas Heksafloora Sulfur
Sejarah SF6
SF6 atau gas sulfur heksafluorida terdiri dari satu atom sulfur dan enam atom fluorin. Gas ini pertama kali ditemukan pada tahun 1900 di laboratorium Faculte de Pharmacie de, di Paris. Pada tahun 1937, Perusahaan General Electrical pertama kali menyadari bahwa gas SF6 dapat digunakan sebagai bahan isolasi gas. Setelah Perang Dunia Kedua, yaitu pada pertengahan abad ke-20, popularitas penggunaan gas sulfur heksafluorida sebagai bahan isolasi dalam sistem listrik meningkat sangat cepat. Allied Chemical Corporation dan Pennsalt adalah industri Amerika pertama yang mulai memproduksi gas ini secara komersial pada tahun 1948. Selama tahun 1960, penggunaan gas sulfur heksafluorida dalam switchgear tegangan tinggi menjadi populer. Dengan meningkatnya permintaan untuk gas ini, banyak produsen di Eropa dan Amerika mulai memproduksi gas SF6 dalam skala besar pada saat itu. Pada awalnya, gas SF6 hanya digunakan untuk tujuan isolasi dalam sistem listrik. Namun segera disadari bahwa gas ini memiliki sifat pemadam busur yang luar biasa. Oleh karena itu, gas ini juga mulai digunakan dalam pemutus sirkuit sebagai medium pemadam busur. Stasiun pengisian daya bertegangan tinggi pertama di dunia yang menggunakan gas SF6 didirikan di Paris pada tahun 1966. Pemutus sirkuit berdaya menengah dengan media sulfur heksafluorida diluncurkan ke pasar pada tahun 1971.
Pembuatan Gas SF6
Gas SF6 diproduksi secara komersial melalui reaksi fluorida (diperoleh melalui elektrolisis) dengan belerang.
Selama proses produksi gas ini, produk sampingan lain seperti SF4, SF2, S2F2, S2F10 juga diproduksi dalam persentase kecil. Tidak hanya produk sampingan ini, kotoran seperti udara, kelembaban, dan CO2 juga hadir dalam gas tersebut selama produksi. Semua produk sampingan dan kotoran ini difilter pada tahap-tahap penyaringan yang berbeda untuk mendapatkan produk akhir yang murni dan terpilih.
Sifat Kimia Gas SF6
Untuk memeriksa sifat kimia gas SF6, kita akan mengenalkan struktur molekul SF6. Dalam molekul gas ini, satu atom belerang dikelilingi oleh enam atom fluorin.
Belerang memiliki nomor atom 16. Konfigurasi elektron atom belerang adalah 2, 8, 6 yaitu 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Atom fluorin memiliki nomor atom 9. Konfigurasi elektron fluorin adalah 1S2 2S2 2P5. Setiap atom belerang dalam molekul SF6 membentuk ikatan kovalen dengan 6 atom fluorin. Dengan cara ini, atom belerang mendapatkan total 6 ikatan kovalen, yaitu 6 pasang elektron di kulit luarnya, dan setiap atom fluorin mendapatkan 8 elektron di kulit terluarnya.
NB: – Di sini kita dapat mengamati bahwa, pada gas sulfur heksafluorida, kulit luar atom belerang memiliki 12 elektron bukan 8 elektron. Artinya, di sini belerang tidak mengikuti aturan oktal umum struktur atom yang menyatakan bahwa, atom stabil membutuhkan 8 elektron di kulit terluarnya. Ini bukan kasus pengecualian. Beberapa elemen di periode 3 dan di bawahnya dapat membentuk senyawa yang melebihi 8 elektron di kulit terluarnya. Struktur molekular gas ini ditunjukkan di bawah ini,
Dengan cara ini, SF6 sepenuhnya memenuhi kondisi struktural yang stabil. Jari-jari efektif molekul sulfur heksafluorida adalah 2,385 A. Konfigurasi elektron dan struktur gas ini membuat SF6 sangat stabil. Gas ini dapat tetap stabil tanpa adanya dekomposisi dalam struktur molekulnya hingga 500oC. Gas ini sangat tidak mudah terbakar. H2O dan Cl tidak dapat bereaksi dengan gas ini. Gas ini juga tidak bereaksi dengan asam.
Gas SF6 adalah salah satu gas terberat. Densitas gas ini pada 20oC pada tekanan atmosfer, sekitar 6,139 kg/m3 yang sekitar 5 kali lebih tinggi daripada udara dalam kondisi yang sama. Berat molekul gas ini adalah 146,06. Variasi tekanan dengan suhu bersifat linear untuk sulfur heksafluorida dan sangat kecil dalam rentang suhu operasional, yaitu dari -25 hingga +50oC. Kalor spesifik volumetrik gas ini juga tinggi. Sebesar 3,7 kali lebih tinggi dibandingkan udara, itulah sebabnya gas ini juga memiliki efek pendinginan yang luar biasa pada peralatan listrik. Konduktivitas termal gas ini tidak terlalu tinggi, bahkan lebih rendah dari udara. Namun, gas ini masih sangat cocok untuk efek pendinginan pada pemutus sirkuit. Hal ini karena, selama disosiasi molekul sulfur heksafluorida di sekitar busur listrik, molekul-molekul ini menyerap jumlah panas yang tinggi. Panas ini kemudian dilepaskan ketika molekul-molekul tersebut kembali membentuk di pinggiran busur. Proses ini membantu mentransfer panas dari daerah panas ke daerah dingin dengan sangat cepat. Itulah sebabnya, gas ini memiliki efek pendinginan yang luar biasa pada suhu tinggi meskipun konduktivitas termal SF6 tidak terlalu tinggi.
Sifat Listrik Gas SF6
Gas SF6 sangat elektro-negatif. Karena elektro-negatif yang tinggi, gas ini menyerap elektron bebas yang dihasilkan karena arcing antara kontak pemutus sirkuit. Gabungan elektron bebas dengan molekul menghasilkan ion-ion berat dan besar, yang memiliki mobilitas sangat rendah. Karena penyerapan elektron bebas dan mobilitas ion yang rendah, SF6 memiliki sifat dielektrik yang sangat baik. Kuat dielektrik gas SF6 sekitar 2,5 kali lebih tinggi dibandingkan udara.
