SF6-gas eller svavexahalidgas egenskaper

Historik av SF6

SF6 eller svavelhexafluorid gasmolekyler består av en svavelatom och sex fluoratomer. Denna gas upptäcktes först år 1900 i laboratorier vid Faculte de Pharmacie de, i Paris. År 1937 insåg General Electric Company att SF6-gas kunde användas som gasformigt isoleringsmaterial. Efter andra världskriget, dvs. mitten på 20e århundradet, ökade populariteten av att använda svavelhexafluoridgas som isoleringsmaterial i elektriska system snabbt. Allied Chemical Corporation och Pennsalt var de första amerikanska företagen som började producera denna gas kommersiellt 1948. Under 1960-talet blev det populärt att använda svavelhexafluoridgas i högspänningsväxlar. När efterfrågan på denna gas ökade började många tillverkare i Europa och Amerika producera SF6-gas i storskalig omfattning under den tiden. I början användes SF6-gas endast för isoleringsändamål i elektriska system. Men snart insågs att denna gas har fantastiska egenskaper för att släcka bågar. Därför började denna gas också användas i strömbrytare som medium för att släcka bågar. Världens första SF6-gasisolerede understation etablerades i Paris år 1966. Svavelhexafluoridmediumspänningsströmbrytare lanserades på marknaden 1971.

Tillverkning av SF6-gas

SF6-gas tillverkas kommersiellt genom reaktionen mellan fluor (fås genom elektrolys) och svavel.
Under processen för att producera denna gas frambringas även biprodukter som SF4, SF2, S2F2, S2F10 i små procentandelar. Inte bara dessa biprodukter, utan även orenheter som luft, fuktighet och CO2 finns i gasen under produktionen. Alla dessa biprodukter och orenheter filtreras i olika skeden av reningen för att få ren och förfinad slutprodukt.

Kemiska egenskaper hos SF6-gas

För att undersöka kemiska egenskaper hos SF6-gas, introducerar vi först strukturen av SF6-molekyl. I denna gasmolekyl omges en svavelatom av sex fluoratomer.

Svavel har atomnummer 16. Elektronkonfigurationen för svavelatomen är 2, 8, 6 dvs. 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Fluoratomen har atomnummer 9. Elektronkonfigurationen för fluor är 1S2 2S2 2P5. Varje svavelatom i SF6-molekyl skapar en kovalent bindning med 6 fluoratomer. På detta sätt får svavelatomen totalt 6 kovalenta bindningar, dvs. 6 par elektroner i sin yttre skal, och varje fluoratom får 8 elektroner i sin yttersta skal.

OBS: – Här kan vi observera att, i svavelhexafluoridens yttre skal av svavelatomen har 12 elektroner istället för 8 elektroner. Det betyder att här inte svavel följer den generella oktalregeln för atomstruktur som anger att, en stabil atom kräver 8 elektroner i sitt yttersta skal. Detta är inte ett undantag. Några element i period 3 och nedåt kan forma ämnen som överstiger 8 elektroner i sitt yttersta skal. Gasens molekylstruktur visas nedan,
På detta sätt fullgör SF6 helt en stabil struktur. Den effektiva radien för en svavelhexafluoridmolekyl är 2,385 A. Denna elektronkonfiguration och struktur gör SF6 extremt stabil. Gasen kan vara stabil utan någon uppdelning i sin molekylstruktur upp till 500°C. Den är mycket icke-brännbar. H2O och Cl kan inte reagera med denna gas. Den reagerar heller inte med syror.

SF6-gasen är en av de tyngsta gaserna. Tätheten för denna gas vid 20°C vid ett atmosfärtryck är ca 6,139 kg/m3, vilket är cirka 5 gånger högre än luft under samma förhållanden. Molekylvikten för denna gas är 146,06. Förändringen av tryck med temperatur är linjär för svavelhexafluorid och den är liten inom serviceintervallet, dvs. från -25 till +50°C. Volymspecifika värmebeständigheten för denna gas är också hög. Den är cirka 3,7 gånger högre än luft, och därför har denna gas också en fantastisk kylningseffekt i elektrisk utrustning. Termisk ledningsförmåga för denna gas är inte särskilt hög, den är till och med lägre än luft. Ändå är den ganska lämplig för kylningseffekt i strömbrytare. Det beror på att, under dissociation av svavelhexafluoridmolekyler runt elektriska bågar, absorberar dessa molekyler en stor mängd värme. Denna värme frigörs sedan när molekylerna återbildas vid periferin av bågen. Denna process hjälper till att överföra värme från en het region till en kall region mycket snabbt. Därför har denna gas en utmärkt kylningseffekt vid höga temperaturer, trots att termiska ledningsförmågan för SF6 inte är särskilt hög.

Elektriska egenskaper hos SF6 Gas

SF6-gas är mycket elektronegativ. P.g.a. hög elektronegativitet absorberar den fria elektroner som produceras p.g.a. arcing mellan kontaktplatserna i strömbrytaren. Kombinationen av fria elektroner med molekyler producerar tunga och stora ioner, som har mycket låg mobilitet. P.g.a. absorbering av fria elektroner och låg mobil