Гексафторид сірки

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Гексафторид сірки
Sulfur-hexafluoride-2D-dimensions.png
Sulfur-hexafluoride-3D-vdW.png
Назва за IUPAC Sulfur hexafluoride
Систематична назва Гексафторид сірки,
Hexafluoro-λ6-sulfane[1]
Інші назви Шестифториста сірка, Елегаз (електротехнічний газ)
Властивості
Молекулярна формула F6S
Молярна маса 146,0554 г/моль
Зовнішній вигляд газ
Запах без запаху
Густина Газ: 6,164 г/л,
Рідина: 1,33 г/см³
Тпл −50,8 °C
Ткип сублімація
при −63,9 °C
Розчинність (вода) 1 об'єм SF6 у 200 об'ємах води
Розчинність (етиловий спирт) погано
Розчинність (діетиловий ефір) погано
Розчинність (нітрометан) добре
Структура
Кристалічна структура орторомбічна
Координаційна
геометрія
октаедрічна
Геометрія октаедр
Дипольний момент 0 D
Небезпеки
MSDS External MSDS
S-фрази S38
NFPA 704
NFPA 704.svg
0
1
2
Ідентифікатори
Абревіатури SF6
Номер CAS 2551-62-4
PubChem 17358
Номер EINECS 219-854-2
Номер EC 219-854-2
KEGG D05962
Назва MeSH Sulfur+hexafluoride
ChEBI CHEBI:30496
RTECS WS4900000
Код ATC V08DA05
SMILES
InChI
3DMet 3DMet
Якщо не зазначено інше, дані приведені для речовин у стандартному стані (за 25 °C, 100 кПа)
Інструкція з використання шаблону
Примітки картки

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[2], 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[3], 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)[4]. 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.

Цікаві факти[ред.ред. код]

  • Якщо наповнити гексафторидом сірки відкриту зверху посудину (оскільки газ важчий за повітря, то він не буде «виливатися» з посудини), і помістити туди легкий човник, зроблений, наприклад, з фольги, то човник буде утримуватися на поверхні і не «потоне». Цей дослід був показаний у передачі «Руйнівники міфів» як фокус з «прозорою водою» (Випуск 105. Вирусне відео. 7 сезон.)

Література[ред.ред. код]

  • Гохберг Б. М. Элегаз - электрическая газовая изоляция(рос.) // «Электричество». — 1947. — № 3. — С. 15.

Див. також[ред.ред. код]

Посилання[ред.ред. код]

  1. Sulfur Hexafluoride - PubChem Public Chemical Database. The PubChem Project. National Center for Biotechnology Information. Процитовано 22 February 2013. 
  2. Властивості гексафторіда сірки на сайті «Химик.ру».
  3. Успехи химии, 1975, Том 44, Номер 2, Сторінки 193—213.
  4. Гохберг Б. М. Ленінградський фізіко-технічний інститут Академії наук СРСР(рос.) // Успехи физических наук. — 1940. — Т. XXIV, вып. 1. — С. 11-20. Див. стор. 16-17, розділ «Электрическая прочность газов»