Sifat Gas SF6 atau Gas Heksafloorida Sulfur
Sejarah SF6
SF6 atau gas sulfur hexafluoride 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, General Electrical Company 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 hexafluoride sebagai bahan isolasi dalam sistem elektrik meningkat dengan 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 hexafluoride dalam switchgear tegangan tinggi menjadi populer. Seiring meningkatnya permintaan untuk gas ini, banyak produsen di Eropa dan Amerika mulai memproduksi gas SF6 dalam skala besar pada saat itu. Awalnya, gas SF6 hanya digunakan untuk tujuan isolasi dalam sistem elektrik. 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 media pemadam busur. Stasiun substation pertama yang menggunakan gas SF6 didirikan di Paris pada tahun 1966. Pemutus sirkuit medium voltage yang menggunakan gas sulfur hexafluoride 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 selama produksi. Semua produk sampingan dan kotoran ini difilter pada tahap-tahap berbeda penyaringan 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 sulfur dikelilingi oleh enam atom fluorin.
Sulfur memiliki nomor atom 16. Konfigurasi elektron atom sulfur 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 sulfur dalam molekul SF6 membentuk ikatan kovalen dengan 6 atom fluorin. Dengan cara ini, atom sulfur 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, dalam sulfur hexafluoride, kulit luar atom sulfur memiliki 12 elektron bukan 8 elektron. Ini berarti, di sini sulfur 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 molekul gas ini ditunjukkan di bawah ini,
Dengan cara ini, SF6 sepenuhnya memenuhi kondisi struktural yang stabil. Jari-jari efektif molekul sulfur hexafluoride adalah 2,385 A. Konfigurasi elektron dan struktur gas ini membuat SF6 sangat stabil. Gas ini dapat tetap stabil tanpa ada dekomposisi dalam struktur molekulnya hingga 500oC. Ia sangat tidak mudah terbakar. H2O dan Cl tidak dapat bereaksi dengan gas ini. Ia juga tidak bereaksi dengan asam.
Gas SF6 adalah salah satu gas terberat. Densitas gas ini pada 20oC pada tekanan satu atmosfer, adalah sekitar 6,139 kg/m3 yang sekitar 5 kali lebih tinggi daripada udara pada kondisi yang sama. Berat molekul gas ini adalah 146,06. Variasi tekanan dengan suhu bersifat linear untuk sulfur hexafluoride dan kecil dalam rentang suhu layanan, yaitu dari -25 hingga +50oC. Panas spesifik volumetrik gas ini juga tinggi. Itu sekitar 3,7 kali lebih tinggi daripada udara, dan itulah sebabnya gas ini juga memiliki efek pendinginan yang luar biasa dalam peralatan elektrik. Konduktivitas termal gas ini tidak sangat tinggi, bahkan lebih rendah daripada udara. Namun, masih cukup sesuai untuk efek pendinginan dalam pemutus sirkuit. Hal ini karena, selama disosiasi molekul sulfur hexafluoride di sekitar busur listrik, molekul-molekul ini menyerap jumlah panas yang tinggi. Panas ini kemudian dilepaskan ketika molekul-molekul tersebut kembali di tepi busur. Proses ini membantu mentransfer panas dari wilayah panas ke wilayah dingin dengan sangat cepat. Itulah sebabnya, gas ini memiliki efek pendinginan yang luar biasa pada suhu tinggi meskipun konduktivitas termal SF6 tidak sangat tinggi.
Sifat Elektrik Gas SF6
Gas SF6 sangat elektro-negatif. Karena elektro-negatif yang tinggi, ia 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 medan dielektrik gas SF6 sekitar 2,5 kali lebih tinggi daripada udara.
