Гексафторид сірки

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Гексафтори́д сі́рки (також елегаз або шестифториста сірка, SF6) - неорганічна речовина, при нормальних умовах важкий газ, в 5 разів важчий за повітря. Сполуку було вперше отримано і описано в 1900 році Анрі Муассаном в ході робіт з вивчення хімії фтору.

Методи отримання[ред.ред. код]

Можливе отримання гексафториду сірки з простих речовин:

S + 3F2 --> SF6

Також гексафторид сірки утворюється при розкладанні складних фторидів сірки:

S2F10 --> SF6 + SF4

Фізико-хімічні властивості[ред.ред. код]

Практично безбарвний газ, має високу пробивну напругу (89 кВ/см). Електрична міцність елегазу залежить від тиску, вона в 2-4 рази вище, ніж у повітря.

У ньому міститься 21,95% сірки і 78,05% фтору. При нормальному тиску елегаз може перебувати в будь-якому з трьох агрегатних станів при температурі до мінус 50,8 °С.

Погано розчинний у воді (1 об'єм SF6 в 200 об'ємах води), етиловому спирті і діетиловом ефірі, добре розчинний у нітрометані.

Густина елегазу при T = 273 K і тиску р = 0,1 МПа становить 6,56 кг/м³. Відносна діелектрична проникність - 1,0021. Повне число ступенів свободи молекули елегазу дорівнює 21, з них три ступені свободи - у поступальному русі, три - в обертальному, а решта - в коливальному. Діаметр молекули дорівнює 5,33 Å.

Хімічні властивості[ред.ред. код]

Гексафторид сірки - досить інертне з'єднання, не реагує з водою, ймовірно через кінетичні фактори, так як вільна енергія Гіббса реакції істотно негативна. Не реагує також з розчинами HCl і NaOH , однак при дії відновників можуть протікати деякі реакції.

Взаємодія з металевим натрієм проходить тільки при нагріванні, проте вже при 64 °C взаємодіє з розчином натрію в аміаку.

SF6 + 8Na --> Na2S + 6NaF

З воднем і киснем гексафторид не реагує. Однак, при сильному нагріванні (до 400 °C) SF6 взаємодіє з сірководнем, а при 30 °C - з йодоводнем:

2SF6 + 6H2S --> S8 + 12HF
SF6 + 8HI --> 6HF + H2 S + 4I2

При підвищеному тиску і температурі близько 500 °C SF6 окисляє PF3 до PF5 :

SF6 + PF3 --> PF5 + SF4

Застосування в електротехніці[ред.ред. код]

Назва «елегаз» шестифториста сірка отримала від скорочення «електричний газ». Унікальні властивості елегазу були відкриті в СРСР, його застосування також почалося в Радянському Союзі. У 30-х роках відомий вчений Б. М. Гохберг в ЛФТИ досліджував електричні властивості ряду газів і звернув увагу на деякі властивості шестифтористої сірки SF6 (елегазу). Електрична міцність при атмосферному тиску і зазорі 1 см становить Е = 89 кВ/см. Характерним є дуже великий коефіцієнт теплового розширення і висока щільність. Це важливо для енергетичних установок, в яких проводиться охолодження будь-яких частин пристрою, так як при великому коефіцієнті теплового розширення легко утворюється конвективний потік, що відносить тепло.

У центрі молекули елегазу розташований атом сірки, а на рівній відстані від нього в вершинах правильного октаедра розташовуються шість атомів фтору. Це визначає високу ефективність захоплення електронів молекулами, їх відносно велику довжину вільного пробігу і слабку реакційну здатність. Тому елегаз має високу електричну міцність.

Елегаз нешкідливий у суміші з повітрям. Однак внаслідок порушення технології виробництва елегазу або його розкладання в апараті під дією електричних розрядів (дугового, коронного, часткових), в елегазі можуть виникати надзвичайно активні в хімічному відношенні і шкідливі для людини домішки, а також різні тверді з'єднання, що осідають на стінах конструкції. Інтенсивність утворення таких домішок залежить від наявності в елегазі домішок кисню і особливо пари води.

Деяка кількість елегазу в електротехнічній апаратурі також розкладається в процесі нормальної роботи. Наприклад, комутація струму 31,5 кА у вимикачі 110 кВ призводить до розкладання 5-7 см³ елегазу на 1 кДж виділеної в дузі енергії.

Вартість елегазу досить висока, однак він знайшов досить широке застосування в техніці, особливо в високовольтній електротехніці. Він насамперед використовується як діелектрик, тобто в якості основної ізоляції для комплектних розподільних пристроїв, високовольтних вимірювальних трансформаторів струму та напруги та ін. Також елегаз використовується як середовище дугогасіння у високовольтних вимикачах .

Основні переваги елегазу перед його основним «конкурентом», трансформаторним маслом, це:

  • вибухо- і пожежна безпека;
  • зниження масо-габаритних показників конструкції за рахунок зменшення ізоляційних проміжків і поліпшених умов охолодження струмоведучих частин.

Див. також[ред.ред. код]