Tính chất của khí SF6 hoặc khí hexafluorua sunfur
Lịch sử của SF6
SF6 hoặc khí lưu huỳnh hexafluoride được tạo thành từ một nguyên tử lưu huỳnh và sáu nguyên tử flor. Khí này lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1900 trong các phòng thí nghiệm của Faculte de Pharmacie de, tại Paris. Năm 1937, Công ty Điện lực Tổng hợp lần đầu tiên nhận ra rằng khí SF6 có thể được sử dụng làm vật liệu cách điện khí. Sau Thế chiến II, tức là giữa thế kỷ 20, việc sử dụng khí lưu huỳnh hexafluoride như một vật liệu cách điện trong hệ thống điện đã tăng lên rất nhanh chóng. Allied Chemical Corporation và Pennsalt là những công ty Mỹ đầu tiên bắt đầu sản xuất khí này thương mại vào năm 1948. Trong thập kỷ 1960, việc sử dụng khí lưu huỳnh hexafluoride trong thiết bị đóng cắt điện áp cao trở nên phổ biến. Khi nhu cầu về khí này tăng lên, nhiều nhà sản xuất ở châu Âu và Mỹ bắt đầu sản xuất khí SF6 trên quy mô lớn. Ban đầu, khí SF6 chỉ được sử dụng cho mục đích cách điện trong hệ thống điện. Tuy nhiên, sớm sau đó, người ta nhận ra rằng khí này có tính năng dập tắt hồ quang tuyệt vời. Do đó, khí này cũng bắt đầu được sử dụng trong thiết bị đóng cắt điện làm môi trường dập tắt hồ quang. Trạm biến áp cách điện bằng khí SF6 đầu tiên trên thế giới được xây dựng tại Paris vào năm 1966. Thiết bị đóng cắt điện trung áp sử dụng khí lưu huỳnh hexafluoride được đưa ra thị trường từ năm 1971.
Sản xuất khí SF6
Khí SF6 được sản xuất thương mại thông qua phản ứng giữa flor (được lấy bằng điện phân) với lưu huỳnh.
Trong quá trình sản xuất khí này, các sản phẩm phụ khác như SF4, SF2, S2F2, S2F10 cũng được sản xuất với tỷ lệ nhỏ. Không chỉ các sản phẩm phụ này, các tạp chất như không khí, độ ẩm và CO2 cũng có mặt trong khí, trong quá trình sản xuất. Tất cả các sản phẩm phụ và tạp chất này được lọc ở các giai đoạn khác nhau của quá trình tinh chế để thu được sản phẩm cuối cùng tinh khiết và tinh chế.
Tính chất hóa học của khí SF6
Để xem xét tính chất hóa học của khí SF6, chúng ta sẽ giới thiệu cấu trúc của phân tử SF6. Trong phân tử khí này, một nguyên tử lưu huỳnh được bao quanh bởi sáu nguyên tử flor.
Lưu huỳnh có số nguyên tử là 16. Cấu hình electron của nguyên tử lưu huỳnh là 2, 8, 6, nghĩa là 1S2 2S2 2P6 3S2 3P4. Nguyên tử flor có số nguyên tử 9. Cấu hình electron của flor là 1S2 2S2 2P5. Mỗi nguyên tử lưu huỳnh trong phân tử SF6 tạo ra một liên kết cộng hóa trị với 6 nguyên tử flor. Theo cách này, nguyên tử lưu huỳnh có tổng cộng 6 liên kết cộng hóa trị, tức là 6 cặp electron ở vỏ ngoài, và mỗi nguyên tử flor có 8 electron ở vỏ ngoài cùng.
NB: – Ở đây, chúng ta có thể thấy rằng, trong lưu huỳnh hexafluoride, vỏ ngoài của nguyên tử lưu huỳnh có 12 electron thay vì 8 electron. Điều đó có nghĩa là, ở đây, lưu huỳnh không tuân theo quy tắc octal chung của cấu trúc nguyên tử, theo đó, một nguyên tử ổn định cần 8 electron ở vỏ ngoài cùng. Đây không phải là trường hợp ngoại lệ. Một số nguyên tố ở chu kỳ thứ 3 và dưới có thể tạo thành hợp chất vượt quá 8 electron ở vỏ ngoài cùng. Cấu trúc phân tử của khí này được hiển thị dưới đây,
Theo cách này, SF6 hoàn toàn thỏa mãn điều kiện cấu trúc ổn định. Bán kính hiệu quả của phân tử lưu huỳnh hexafluoride là 2,385 A. Cấu hình electron và cấu trúc của khí này khiến SF6 cực kỳ ổn định. Khí này có thể ổn định mà không bị phân hủy trong cấu trúc phân tử của nó lên đến 500oC. Nó cực kỳ không dễ cháy. H2O và Cl không thể phản ứng với khí này. Nó cũng không phản ứng với axit.
Khí SF6 là một trong những khí nặng nhất. Mật độ của khí này ở 20oC ở áp suất một大气层压力下，这种气体的密度约为6.139 kg/m³，是相同条件下空气密度的约5倍。该气体的分子量为146.06。在服务温度范围内，即从-25到+50°C，六氟化硫的压力随温度的变化是线性的，并且变化很小。这种气体的体积比热也很高，大约是空气的3.7倍，因此这种气体在电气设备中也有巨大的冷却效果。这种气体的热导率并不很高，甚至低于空气。尽管如此，它仍然非常适合用作断路器中的冷却介质。这是因为，在电弧周围的六氟化硫分子分解时，这些分子会吸收大量的热量。当这些分子在电弧外围重新形成时，这些热量会被释放出来。这一过程有助于将热量从高温区域迅速转移到低温区域。因此，尽管SF6的热导率不是很高，但在高温下仍具有极好的冷却效果。
SF6气体具有高度负电性。由于其高度负电性，它能吸收由断路器触点之间产生的电弧所产生的自由电子。自由电子与分子结合产生重且大的离子，这些离子的移动性非常低。由于吸收了自由电子和离子的低移动性，SF6具有非常优异的介电性能。SF6气体的介电强度大约是空气的2.5倍。 20°C下的密度 6.14 kg/m³ 气体颜色 无色 分子量 146.06 热导率 0.0136 W/mK 临界温度 45.55°C
特气SF6的电气特性
六氟化硫气体的性质列表
Đề xuất
