Rikki(VI)fluoridi

Rikkifluoridi (VI).
Kenraali
Systemaattinen nimi	Rikkifluoridi (VI).
Perinteiset nimet	rikkiheksafluoridi, rikkiheksafluoridi, SF6-kaasu
Chem. kaava	SF6_ _
Rotta. kaava	SF6_ _
Fyysiset ominaisuudet
Osavaltio	kaasua
Moolimassa	146,06 g/ mol
Tiheys	Kaasu: 6,164 g/l Neste: 1,33 g/cm³
Ionisaatioenergia	19,3 ± 0,1 eV [1]
Lämpöominaisuudet
Lämpötila
•  sulaminen	-50,8 °C
• sublimaatio	−83±1℉ [1]
•  kiehuva	sublimaatio -63,9 °C:ssa
Mol. lämpökapasiteetti	97,15 J/(mol K)
Lämmönjohtokyky	0,012058 W/(m K)
Entalpia
•  koulutus	−1219 kJ/mol
Höyryn paine	21,5 ± 0,1 atm [1]
Rakenne
Koordinaatiogeometria	oktaedri
Kristallirakenne	ortorombinen
Dipoli momentti	0  D
Luokitus
Reg. CAS-numero	2551-62-4
PubChem	17358
Reg. EINECS-numero	219-854-2
Hymyilee	FS(F)(F)(F)(F)F
InChI	InChI = 1S/F6S/cl-7(2,3,4,5)6SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N
RTECS	WS4900000
CHEBI	30496
YK-numero	1080
ChemSpider	16425
Turvallisuus
Myrkyllisyys	vähän myrkyllinen tai myrkytön
GHS-piktogrammit
NFPA 704	0 yksi 0
Tiedot perustuvat standardiolosuhteisiin (25 °C, 100 kPa), ellei toisin mainita.
Mediatiedostot Wikimedia Commonsissa

Rikkiheksafluoridi (myös rikkiheksafluoridi tai rikkiheksafluoridi , SF 6 ) on epäorgaaninen aine, standardiolosuhteissa se on raskas kaasu ( 5 kertaa ilmaa raskaampi ). Henri Moissan hankki ja kuvasi yhdisteen ensimmäisen kerran vuonna 1900 työskennellessään fluorin kemian parissa .

Hakumenetelmät

On mahdollista saada rikkiheksafluoridia yksinkertaisista aineista:

Rikkiheksafluoridia muodostuu myös monimutkaisten rikkifluoridien hajoamisen aikana:

Fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Melkein väritön kaasu, hajuton ja mauton.

Sillä on korkea läpilyöntijännite ( 89 kV / cm  - noin 3 kertaa korkeampi kuin ilman normaalipaineessa).

Kaasun jäähdyttäminen ilmakehän paineessa johtaa kondensoitumiseen värittömäksi kiinteäksi aineeksi -63,8 °C:ssa. Kiinteä rikkiheksafluoridi voidaan sulattaa paineessa -50,8 °C:ssa . Kolmipisteparametrit : t \u003d -50,8 ° C , P \u003d 2,3 atm [2] .

Kiinteässä faasissa T = 94,30 K - endoterminen transformaatio [2] .

Liukenee heikosti veteen ( 1 tilavuus SF 6 200 tilavuudessa vettä), etanoliin ja dietyylieetteriin [3] , liukenee hyvin nitrometaaniin .

SF6-kaasun tiheys lämpötilassa 20 °C ja paineessa 753,5 mm Hg. Taide. on 6,093 kg/m³ [2] .

Kiinteän rikkiheksafluoridin tiheys on 2,683 g/cm 3 -195 °C:ssa, 2,51 g/cm 3 -50 °C:ssa [2] .

Suhteellinen permittiivisyys - 1,0021. SF6-molekyylin vapausasteiden kokonaismäärä on 21, joista kolme vapausastetta on translaatioliikkeessä, kolme pyörivässä liikkeessä ja loput värähtelyliikkeessä. Molekyylihalkaisija on 5,33 Å .

Nestemäisen rikkiheksafluoridin pintajännitys on 11,63 mN/m (−50 °C), 8,02 mN/m (−20 °C) [2] .

Kaasumaisen SF6-kaasun viskositeetti on hieman alhaisempi kuin ilman viskositeetti: 15,37 µPa s (+22,5 °C), 18,71 µPa s (+100 °C) [2] .

Lämmönjohtavuuskerroin , 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] .

Molekyyli sisältää 21,95 painoprosenttia rikkiä ja 78,05 painoprosenttia fluoria .

Termodynaamiset suureet

Kemialliset ominaisuudet

Rikkiheksafluoridi on melko inertti yhdiste, kemiallisesti vähiten aktiivinen kaikista rikkifluorideista, eikä se reagoi veden kanssa luultavasti kineettisistä tekijöistä johtuen. Se ei myöskään reagoi HCl- , NaOH- ja NH3 -liuosten kanssa , mutta joitain reaktioita voi tapahtua pelkistysaineiden vaikutuksesta. Ei vuorovaikutuksessa halogeenien , fosforin , arseenin , hiilen , piin , boorin , kuparin ja hopean kanssa punaisessa lämmössä. Kuumennettu CuO , PbCrO 4 ja sula KOH [2] eivät vaikuta , mutta yli +300°C lämpötiloissa se reagoi paineistetun veden kanssa. Reaktio tulee suorittaa lämpötilassa, joka ei ylitä +370 °C:

Vuorovaikutus metallisen natriumin kanssa tapahtuu vain, kun jälkimmäinen kuumennetaan kiehumispisteeseen, mutta jo 64 °C:ssa se on vuorovaikutuksessa natriumin ammoniakkiliuoksen kanssa ::

Rikkiheksafluoridi reagoi litiumin kanssa vapauttaen suuren määrän lämpöä :

Samaan aikaan reaktiotuotteiden - alkuainerikin ja litiumfluoridin -  tilavuus on pienempi kuin lähtöaineilla, mikä on löytänyt käyttöä joissakin eksoottisissa lämpökoneissa (katso alla ).

Heksafluoridi ei reagoi vedyn ja hapen kanssa . Kuitenkin voimakkaalla kuumennuksella (jopa 400 °C) SF 6 on vuorovaikutuksessa rikkivedyn kanssa ja 30 °C:ssa - jodidin kanssa :

Korotetussa paineessa ja noin 500 °C:n lämpötilassa SF 6 hapettaa PF 3 :n PF 5 :ksi:

Sovellus

• eristimenä ja jäähdytysaineena suurjännitesähkötekniikassa;
• elektroniikka- ja metallurgisen teollisuuden teknologisena ympäristönä;
• kaasupalonsammutusjärjestelmissä palonsammutusaineena ;
• kylmäaineena suuren lämpökapasiteetin , alhaisen lämmönjohtavuuden ja alhaisen viskositeetin vuoksi [6] ;
• parantaa äänieristystä kaksinkertaisissa ikkunoissa;
• puolijohdeteollisuudessa piin plasmakemialliseen etsaukseen;
• hapettavana aineena joissakin eksoottisissa lämpömoottoreissa  - esimerkiksi amerikkalaisen pienikokoisen 324 mm Mark 50 -sukellusvenetorpedon höyryturbiiniasennuksessa , jossa sitä käytetään litiummetallin hapettamiseen .

Sovellukset sähkötekniikassa

Rikkiheksafluoridi sai nimensä "SF6" lyhenteestä "sähkökaasu". SF6:n ainutlaatuiset ominaisuudet löydettiin Neuvostoliitossa , ja sen käyttö aloitettiin myös Neuvostoliitossa. 30-luvulla kuuluisa tiedemies B. M. Gokhberg LFTI :ssä tutki useiden kaasujen sähköisiä ominaisuuksia ja kiinnitti huomiota joihinkin rikkiheksafluoridin SF 6 (SF6) ominaisuuksiin [7] . SF6:n tarve ilmestyi maassa 1980-luvun alussa, ja se liittyi ultrakorkean jännitteen tasavirran siirtoon tarkoitettujen sähkölaitteiden kehittämiseen ja kehittämiseen. Sen teollinen tuotanto Venäjän federaatiossa hallittiin vuonna 1998 Kirovo-Tšepetskin kemiantehtaalla [8] .

Sähköinen lujuus ilmanpaineessa ja 1 cm:n raolla on 89 kV/cm. Ominaista on erittäin suuri lämpölaajenemiskerroin ja suuri tiheys. Tämä on tärkeää voimalaitoksille, joissa laitteen minkä tahansa osien jäähdytys suoritetaan, koska suurella lämpölaajenemiskertoimella muodostuu helposti konvektiivinen virtaus, joka kuljettaa lämpöä pois [9] .

Rikkiatomi sijaitsee SF6-molekyylin keskellä ja kuusi fluoriatomia on yhtä etäisyydellä siitä säännöllisen oktaedrin kärjessä. Tämä määrittää molekyylien elektronien sieppauksen korkean tehokkuuden, niiden suhteellisen pitkän keskimääräisen vapaan polun ja alhaisen reaktiivisuuden. Siksi SF6:lla on korkea sähkölujuus.

SF6 on vaaraton, kun se sekoitetaan ilman kanssa. Kuitenkin johtuen SF6-kaasun tuotantoteknologian rikkomisesta tai sen hajoamisesta laitteessa sähköpurkausten ( kaari , korona , osittainen ) vaikutuksesta, erittäin kemiallisesti aktiivisten ja haitallisten epäpuhtauksien sekä erilaisten kiinteiden yhdisteiden vaikutuksesta. rakenteen seinämiä, voi esiintyä SF6-kaasussa. Tällaisten epäpuhtauksien muodostumisen intensiteetti riippuu happiepäpuhtauksien läsnäolosta SF6-kaasussa ja erityisesti vesihöyryssä.

Osa sähkölaitteissa olevasta SF6-kaasusta hajoaa myös normaalin käytön aikana. Esimerkiksi 31,5 kA :n virran kytkeminen 110 kV :n kytkimessä johtaa 5–7 cm³:n SF6:n hajoamiseen 1 kJ kaaressa vapautuvaa energiaa kohden.

SF6-kaasun hinta on melko korkea, mutta se on löytänyt melko laajan sovelluksen tekniikassa, erityisesti suurjännitesähkötekniikassa. Sitä käytetään ensisijaisesti eristeenä , toisin sanoen pääeristeenä täydellisissä kojeistoissa , suurjännitevirta- ja jännitteenmittausmuuntajissa jne. [10] . SF6:ta käytetään myös valokaarisammutusaineena suurjännitekatkaisijoissa [11] .

SF6:n tärkeimmät edut pääkilpailijaansa, muuntajaöljyyn verrattuna , ovat:

• räjähdys- ja paloturvallisuus;
• rakenteen painon ja mittojen pienentäminen eristysrakojen pienentymisen ja virtaa kuljettavien osien parantuneiden jäähdytysolosuhteiden ansiosta .