Svovl(VI)fluorid

Svovlfluorid (VI).
Generel
Systematisk navn	Svovlfluorid (VI).
Traditionelle navne	svovlhexafluorid, svovlhexafluorid, SF6-gas
Chem. formel	SF6 _
Rotte. formel	SF6 _
Fysiske egenskaber
Stat	gas
Molar masse	146,06 g/ mol
Massefylde	Gas: 6,164 g/l Væske: 1,33 g/cm³
Ioniseringsenergi	19,3 ± 0,1 eV [1]
Termiske egenskaber
Temperatur
•  smeltning	-50,8°C
• sublimering	−83±1℉ [1]
•  kogning	sublimering ved -63,9 °C
Mol. Varmekapacitet	97,15 J/(mol K)
Varmeledningsevne	0,012058 W/(m K)
Entalpi
•  uddannelse	-1219 kJ/mol
Damptryk	21,5 ± 0,1 atm [1]
Struktur
Koordinationsgeometri	oktaedral
Krystal struktur	ortorombisk
Dipol moment	0  D
Klassifikation
Reg. CAS nummer	2551-62-4
PubChem	17358
Reg. EINECS nummer	219-854-2
SMIL	FS(F)(F)(F)(F)F
InChI	InChI=1S/F6S/cl-7(2,3,4,5)6SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N
RTECS	WS4900000
CHEBI	30496
FN nummer	1080
ChemSpider	16425
Sikkerhed
Toksicitet	lav giftig eller ugiftig
GHS piktogrammer
NFPA 704	0 en 0
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
Mediefiler på Wikimedia Commons

Svovlhexafluorid (også svovlhexafluorid eller svovlhexafluorid , SF 6 ) er et uorganisk stof, under standardbetingelser er det en tung gas ( 5 gange tungere end luft ). Forbindelsen blev først opnået og beskrevet i 1900 af Henri Moissan, mens han arbejdede på fluorkemi .

Hent metoder

Det er muligt at opnå svovlhexafluorid fra simple stoffer:

Svovlhexafluorid dannes også under nedbrydningen af ​​komplekse svovlfluorider:

Fysiske og kemiske egenskaber

Næsten farveløs gas, lugtfri og smagløs.

Den har en høj gennembrudsspænding ( 89 kV / cm  - ca. 3 gange højere end luften ved normalt tryk).

Afkøling af gassen ved atmosfærisk tryk resulterer i kondensation til et farveløst fast stof ved -63,8 °C. Fast svovlhexafluorid kan smeltes under tryk ved -50,8 °C . Triple point parametre : t \u003d -50,8 ° C , P \u003d 2,3 atm [2] .

I den faste fase ved T = 94,30 K - endoterm transformation [2] .

Dårligt opløseligt i vand ( 1 volumen SF 6 i 200 volumener vand), ethanol og diethylether [3] , let opløseligt i nitromethan .

Densiteten af ​​SF6-gas ved en temperatur på 20 °C og et tryk på 753,5 mm Hg. Kunst. er 6.093 kg/m³ [2] .

Fast svovlhexafluorid har en densitet på 2,683 g/cm 3 ved -195 °C, 2,51 g/cm 3 ved -50 °C [2] .

Relativ permittivitet - 1,0021. Det samlede antal frihedsgrader for SF6-molekylet er 21, hvoraf tre frihedsgrader er i translationel bevægelse, tre er i rotationsbevægelse, og resten er i vibrationsbevægelse. Den molekylære diameter er 5,33 Å .

Overfladespændingen af ​​flydende svovlhexafluorid er 11,63 mN/m (−50 °C), 8,02 mN/m (−20 °C) [2] .

Viskositeten af ​​gasformig SF6-gas er lidt lavere end viskositeten af ​​luft: 15,37 µPa s (+22,5 °C), 18,71 µPa s (+100 °C) [2] .

Termisk ledningsevnekoefficient , W / (m K): 1,32 (l., +20 °C), 1,36 (l., +30 °C), 1,43 (l., +50 °C) [ 2] , 0,0138 (g ., +27,5 °C, 1 atm.) [4] .

Molekylet indeholder 21,95 vægtprocent svovl og 78,05 vægtprocent fluor .

Termodynamiske mængder

Kemiske egenskaber

Svovlhexafluorid er en ret inert forbindelse, den mindst kemisk aktive blandt alle svovlfluorider, og reagerer ikke med vand, sandsynligvis på grund af kinetiske faktorer. Det reagerer heller ikke med opløsninger af HCl , NaOH og NH 3 , men under påvirkning af reduktionsmidler kan nogle reaktioner forekomme. Interagerer ikke med halogener , fosfor , arsen , kulstof , silicium , bor , kobber og sølv ved rød varme. Upåvirket af opvarmet CuO , PbCrO 4 og smeltet KOH [2] , men ved temperaturer over +300°C reagerer det med vand under tryk. Reaktionen skal udføres ved en temperatur, der ikke overstiger +370°C:

Interaktion med metallisk natrium finder kun sted, når sidstnævnte opvarmes til kogepunktet, men allerede ved 64 ° C interagerer det med en opløsning af natrium i ammoniak ::

Svovlhexafluorid reagerer med lithium og frigiver en stor mængde varme :

Samtidig har reaktionsprodukterne - elementært svovl og lithiumfluorid  - et mindre volumen end udgangsmaterialerne, hvilket har fundet anvendelse i nogle eksotiske varmemotorer (se nedenfor ).

Hexafluorid reagerer ikke med brint og oxygen . Men med stærk opvarmning (op til 400 ° C), interagerer SF 6 med hydrogensulfid og ved 30 ° C - med hydrogeniodid :

Ved forhøjet tryk og en temperatur på omkring 500 ° C oxiderer SF 6 PF 3 til PF 5 :

Ansøgning

• som en isolator og kølevæske i højspændingselektroteknik;
• som et teknologisk miljø i den elektroniske og metallurgiske industri;
• i gasbrandslukningsanlæg som brandslukningsmiddel ;
• som kølemiddel på grund af høj varmekapacitet , lav varmeledningsevne og lav viskositet [6] ;
• at forbedre lydisolering i termoruder;
• i halvlederindustrien til plasma-kemisk ætsning af silicium;
• som oxidationsmiddel i nogle eksotiske varmemotorer  - for eksempel i dampturbineinstallationen af ​​den amerikanske lille 324 mm Mark 50 anti- ubådstorpedo , hvor den bruges til at oxidere lithiummetal .

Ansøgninger i elektroteknik

Svovlhexafluorid fik sit navn "SF6" fra forkortelsen "elektrisk gas". De unikke egenskaber ved SF6 blev opdaget i USSR , og dets brug begyndte også i Sovjetunionen. I 30'erne undersøgte den berømte videnskabsmand B. M. Gokhberg ved LFTI de elektriske egenskaber af en række gasser og henledte opmærksomheden på nogle egenskaber ved svovlhexafluorid SF 6 (SF6) [7] . Behovet for SF6 dukkede op i landet i begyndelsen af ​​1980'erne og var forbundet med udvikling og udvikling af elektrisk udstyr til transmission af jævnstrøm af ultrahøj spænding. Dens industrielle produktion i Den Russiske Føderation blev mestret i 1998 på Kirovo-Chepetsk Chemical Plant [8] .

Den elektriske styrke ved atmosfærisk tryk og et mellemrum på 1 cm er 89 kV/cm. Karakteristisk er en meget stor termisk udvidelseskoefficient og høj tæthed. Dette er vigtigt for kraftværker, hvor der udføres afkøling af en hvilken som helst del af enheden, da der med en stor termisk udvidelseskoefficient let dannes en konvektiv strømning, der bortleder varme [9] .

Et svovlatom er placeret i midten af ​​SF6-molekylet, og seks fluoratomer er placeret i lige stor afstand fra det ved hjørnerne af et regulært oktaeder. Dette bestemmer den høje effektivitet af elektronindfangning af molekyler, deres relativt lange gennemsnitlige frie vej og deres lave reaktivitet. Derfor har SF6 en høj elektrisk styrke.

SF6 er uskadelig, når det blandes med luft. Men på grund af en krænkelse af teknologien til produktion af SF6-gas eller dens nedbrydning i apparatet under påvirkning af elektriske udladninger ( bue , korona , delvis ), ekstremt kemisk aktive og skadelige urenheder, samt forskellige faste forbindelser aflejret på strukturens vægge, kan forekomme i SF6-gassen. Intensiteten af ​​dannelsen af ​​sådanne urenheder afhænger af tilstedeværelsen af ​​oxygenurenheder i SF6-gassen, og især vanddamp.

Noget SF6-gas i elektrisk udstyr nedbrydes også under normal drift. For eksempel fører omskiftning af en strøm på 31,5 kA i en 110 kV switch til nedbrydning af 5-7 cm³ SF6 pr. 1 kJ energi frigivet i lysbuen.

Prisen på SF6-gas er ret høj, men den har fundet en ret bred anvendelse inden for teknologi, især i højspændingselektroteknik. Det bruges primært som et dielektrikum , det vil sige som hovedisolering for komplette koblingsanlæg , højspændingsstrøm- og spændingsmåletransformatorer osv. [10] . Desuden bruges SF6 som et lysbueslukningsmiddel i højspændingsafbrydere [11] .

De vigtigste fordele ved SF6 i forhold til dens vigtigste "konkurrent", transformerolie , er:

• eksplosions- og brandsikkerhed;
• reduktion af vægten og dimensionerne af strukturen på grund af reduktionen af ​​isoleringsspalter og forbedrede køleforhold for strømførende dele .