Fluoruro de azufre (VI)
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|---|---|---|---|
| | |||
| General | |||
Nombre sistemático |
Fluoruro de azufre(VI) | ||
| nombres tradicionales | hexafluoruro de azufre, hexafluoruro de azufre, gas SF6 | ||
| química fórmula | SF6 _ | ||
| Rata. fórmula | SF6 _ | ||
| Propiedades físicas | |||
| Estado | gas | ||
| Masa molar | 146,06 g/ mol | ||
| Densidad |
Gas: 6,164 g/l Líquido: 1,33 g/cm³ |
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| Energía de ionización | 19,3 ± 0,1 eV [1] | ||
| Propiedades termales | |||
| La temperatura | |||
| • fusión | -50,8°C | ||
| • sublimación | −83±1℉ [1] | ||
| • hirviendo |
sublimación a -63,9 °C |
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| mol. capacidad calorífica | 97,15 J/(mol·K) | ||
| Conductividad térmica | 0,012058 W/(m·K) | ||
| entalpía | |||
| • educación | −1219 kJ/mol | ||
| Presion de vapor | 21,5 ± 0,1 atm [1] | ||
| Estructura | |||
| Geometría de coordinación | octaédrico | ||
| Estructura cristalina | ortorrómbico | ||
| Momento bipolar | 0 D | ||
| Clasificación | |||
| registro número CAS | 2551-62-4 | ||
| PubChem | 17358 | ||
| registro Número EINECS | 219-854-2 | ||
| SONRISAS | FS(F)(F)(F)(F)F | ||
| InChI | InChI=1S/F6S/c1-7(2,3,4,5)6SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N | ||
| RTECS | WS4900000 | ||
| CHEBI | 30496 | ||
| un numero | 1080 | ||
| ChemSpider | 16425 | ||
| La seguridad | |||
| Toxicidad | poco tóxico o no tóxico | ||
| Pictogramas SGA |
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| NFPA 704 |
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una
0 |
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| Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario. | |||
| Archivos multimedia en Wikimedia Commons | |||
El hexafluoruro de azufre (también hexafluoruro de azufre o hexafluoruro de azufre , SF 6 ) es una sustancia inorgánica, en condiciones estándar es un gas pesado ( 5 veces más pesado que el aire ). El compuesto fue obtenido y descrito por primera vez en 1900 por Henri Moissan mientras trabajaba en la química del flúor .
Obtener métodos
Es posible obtener hexafluoruro de azufre a partir de sustancias simples:
El hexafluoruro de azufre también se forma durante la descomposición de fluoruros de azufre complejos:
Propiedades físicas y químicas
Gas casi incoloro, inodoro e insípido.
Tiene un alto voltaje de ruptura ( 89 kV / cm , aproximadamente 3 veces más alto que el del aire a presión normal).
El enfriamiento del gas a presión atmosférica da como resultado la condensación en un sólido incoloro a -63,8 °C. El hexafluoruro de azufre sólido se puede fundir bajo presión a -50,8 °C . Parámetros del punto triple : t \u003d -50,8 ° C , P \u003d 2,3 atm [2] .
En fase sólida a T = 94,30 K - transformación endotérmica [2] .
Poco soluble en agua ( 1 volumen de SF 6 en 200 volúmenes de agua), etanol y éter dietílico [3] , muy soluble en nitrometano .
La densidad del gas SF6 a una temperatura de 20 °C y una presión de 753,5 mm Hg. Arte. es 6,093 kg/m³ [2] .
El hexafluoruro de azufre sólido tiene una densidad de 2,683 g/cm 3 a -195 °C, 2,51 g/cm 3 a -50 °C [2] .
Permitividad relativa - 1.0021. El número total de grados de libertad de la molécula de SF6 es 21, de los cuales tres grados de libertad están en movimiento de traslación, tres en movimiento de rotación y el resto en movimiento de vibración. El diámetro molecular es de 5,33 Å .
La tensión superficial del hexafluoruro de azufre líquido es 11,63 mN/m (-50 °C), 8,02 mN/m (-20 °C) [2] .
La viscosidad del gas SF6 gaseoso es ligeramente inferior a la viscosidad del aire: 15,37 µPa s (+22,5 °C), 18,71 µPa s (+100 °C) [2] .
Coeficiente de conductividad térmica , 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] .
La molécula contiene 21,95% de azufre y 78,05% de flúor en peso.
Magnitudes termodinámicas
| Propiedad | Valor en n. y. (gas) |
|---|---|
| Entalpía de formación | −1219 kJ/mol |
| Entropía de la educación | 291,6 J/(mol·K) |
| Capacidad calorífica | 97,15 J/(mol·K) [5] |
| Conductividad térmica | 12,058 mW/(m·K) [5] |
| Temperatura crítica | 318.697...318.712 K (45.547...45.562 °C) [2] |
| presión crítica | 3,71 MPa (según varias fuentes, de 37,113 a 38,27 atm [2] ) |
| Volumen crítico | 198,0 cm3 / mol [2] |
| Densidad crítica | 0,73...0,7517 g/cm3 [ 2 ] |
| calor de fusión | 1,1...1,39 kcal/mol [2] |
| Calor de sublimación (a −63,8 °C) | 5,64...5,57 kcal/mol [2] |
Propiedades químicas
El hexafluoruro de azufre es un compuesto bastante inerte, el menos activo químicamente entre todos los fluoruros de azufre y no reacciona con el agua, probablemente debido a factores cinéticos. Tampoco reacciona con soluciones de HCl , NaOH y NH 3 , sin embargo, bajo la acción de agentes reductores , pueden ocurrir algunas reacciones. No interactúa con halógenos , fósforo , arsénico , carbono , silicio , boro , cobre y plata al rojo vivo. No se ve afectado por CuO , PbCrO 4 calentado y KOH fundido [2] , pero a temperaturas superiores a +300 °C reacciona con agua a presión. La reacción debe llevarse a cabo a una temperatura que no supere los +370°C:
La interacción con el sodio metálico tiene lugar solo cuando este último se calienta hasta el punto de ebullición, pero ya a 64 ° C interactúa con una solución de sodio en amoníaco ::
El hexafluoruro de azufre reacciona con el litio para liberar una gran cantidad de calor :
Al mismo tiempo, los productos de reacción ( azufre elemental y fluoruro de litio ) tienen un volumen más pequeño que los materiales de partida, lo que ha encontrado aplicación en algunos motores térmicos exóticos (ver más abajo ).
El hexafluoruro no reacciona con el hidrógeno y el oxígeno . Sin embargo, con un fuerte calentamiento (hasta 400 °C), el SF 6 interactúa con el sulfuro de hidrógeno y, a 30 °C, con el yoduro de hidrógeno :
A presión elevada y una temperatura de unos 500 °C, el SF 6 oxida el PF 3 a PF 5 :
Aplicación
- como aislante y refrigerante en ingeniería eléctrica de alto voltaje;
- como entorno tecnológico en las industrias electrónica y metalúrgica;
- en sistemas de extinción de incendios a gas como agente extintor de incendios;
- como refrigerante debido a su alta capacidad calorífica , baja conductividad térmica y baja viscosidad [6] ;
- para mejorar el aislamiento acústico en ventanas de doble acristalamiento;
- en la industria de semiconductores para el grabado químico de plasma de silicio;
- como agente oxidante en algunos motores térmicos exóticos , por ejemplo, en la instalación de la turbina de vapor del torpedo antisubmarino estadounidense Mark 50 de pequeño tamaño de 324 mm , donde se utiliza para oxidar metal de litio .
Aplicaciones en ingeniería eléctrica
El hexafluoruro de azufre obtuvo su nombre "SF6" de la abreviatura "gas eléctrico". Las propiedades únicas del SF6 se descubrieron en la URSS y su uso también comenzó en la Unión Soviética. En los años 30, el famoso científico B. M. Gokhberg de LFTI estudió las propiedades eléctricas de varios gases y llamó la atención sobre algunas propiedades del hexafluoruro de azufre SF 6 (SF6) [7] . La necesidad del SF6 apareció en el país a principios de la década de 1980 y estuvo asociada al desarrollo y desarrollo de equipos eléctricos para la transmisión de corriente continua de ultra alta tensión. Su producción industrial en la Federación Rusa se dominó en 1998 en la planta química de Kirovo-Chepetsk [8] .
La rigidez eléctrica a la presión atmosférica y un desnivel de 1 cm es de 89 kV/cm. La característica es un coeficiente muy grande de expansión térmica y alta densidad. Esto es importante para las centrales eléctricas en las que se lleva a cabo el enfriamiento de cualquier parte del dispositivo, ya que con un gran coeficiente de expansión térmica, se forma fácilmente un flujo convectivo que se lleva el calor [9] .
Un átomo de azufre está ubicado en el centro de la molécula de SF6 y seis átomos de flúor están ubicados a la misma distancia en los vértices de un octaedro regular. Esto determina la alta eficiencia de captura de electrones por parte de las moléculas, su camino libre medio relativamente largo y su baja reactividad. Por lo tanto, el SF6 tiene una alta resistencia eléctrica.
El SF6 es inofensivo cuando se mezcla con aire. Sin embargo, debido a una violación de la tecnología para la producción de gas SF6 o su descomposición en el aparato bajo la influencia de descargas eléctricas ( arco , corona , parcial ), impurezas extremadamente químicamente activas y nocivas, así como varios compuestos sólidos depositados en las paredes de la estructura, puede ocurrir en el gas SF6. La intensidad de la formación de tales impurezas depende de la presencia de impurezas de oxígeno en el gas SF6, y especialmente de vapor de agua.
Parte del gas SF6 de los equipos eléctricos también se descompone durante el funcionamiento normal. Por ejemplo, cambiar una corriente de 31,5 kA en un interruptor de 110 kV conduce a la descomposición de 5 a 7 cm³ de SF6 por 1 kJ de energía liberada en el arco.
El costo del gas SF6 es bastante alto, pero ha encontrado una aplicación bastante amplia en la tecnología, especialmente en la ingeniería eléctrica de alto voltaje. Se utiliza principalmente como dieléctrico , es decir, como aislamiento principal de aparamenta completa , transformadores de medida de corriente y tensión de alta tensión, etc. [10] . Además, el SF6 se utiliza como medio de extinción de arcos en interruptores automáticos de alta tensión [11] .
Las principales ventajas del SF6 frente a su principal "competidor", el aceite de transformador , son:
- seguridad contra explosiones e incendios;
- reducción del peso y las dimensiones de la estructura debido a la reducción de los espacios de aislamiento y mejores condiciones de enfriamiento para las partes portadoras de corriente .
- IEC 60376:2005 - Especificación para gas SF6 de grado técnico para equipos eléctricos.
- IEC 60480:2004 - Directrices para el ensayo y tratamiento del hexafluoruro de azufre (SF6) extraído de equipos eléctricos y especificaciones para su reutilización.
ES
- EN 60376:2005 - Especificación para SF6 grado técnico para equipos eléctricos.
- EN 60480:2004 - Directrices para el ensayo y tratamiento del gas SF6 extraído de equipos eléctricos y especificaciones para su reutilización.
Efecto nocivo
Según el grado de impacto en el cuerpo humano, pertenece a los productos químicos de bajo riesgo ( clase de riesgo IV según GOST 12.1.007-76).
Existe la posibilidad de envenenamiento por los productos de descomposición del gas SF6 (fluoruros inferiores), que se forman, por ejemplo, durante el funcionamiento de cámaras de arco en interruptores automáticos de alta tensión.
Potencial de agotamiento del ozono PAO = 0.
El gas de efecto invernadero más fuerte conocido, potencial de calentamiento global GWP = 24,900 . Debido a los pequeños volúmenes de producción, la contribución al calentamiento global no supera el 0,2%. Regulado por el Protocolo de Kioto .
Información adicional
Si llena un recipiente abierto desde arriba con hexafluoruro de azufre (dado que el gas es más pesado que el aire, no se "derramará" del recipiente) y coloca un bote liviano hecho, por ejemplo, con papel de aluminio, entonces el bote permanecerá en la superficie y no se “hundirá”. Esta experiencia se mostró en el programa MythBusters como un truco con "agua clara" [13] .
Además, la alta densidad del gas produce un efecto cómico cuando se inhala: la voz se vuelve muy baja y áspera, como la voz de Darth Vader. La experiencia también se mostró en MythBusters [14] . El xenón crea un efecto similar . Y el helio , que es 6 veces más ligero que el aire, al inhalarlo, por el contrario, crea una voz fina y chillona.
Notas
- ↑ 1 2 3 http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0576.html
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Opalovsky A. A., Lobkov E. U. Hexafluoruro de azufre // Avances en química. - 1975. - T. 44 , núm. 2 . - S. 193-213 . -doi : 10.1070/ RC1975v044n02ABEH002249 . Archivado desde el original el 1 de abril de 2022.
- ↑ [www.xumuk.ru/encyklopedia/2/4038.html Propiedades del hexafluoruro de azufre en el sitio web Khimik.ru]
- ↑ Kestin J. , Imaishi N. Conductividad térmica del hexafluoruro de azufre // Revista internacional de termofísica. - 1985. - vol. 6 , núm. 2 . - pág. 107-118 . — ISSN 0195-928X . -doi : 10.1007/ BF00500026 .
- ↑ 12 Hexafluoruro de azufre . Enciclopedia de gases de Air Liquide. Consultado el 22 de febrero de 2013. Archivado desde el original el 31 de marzo de 2012.
- ↑ Uso de hexafluoruro de azufre . Consultado el 20 de abril de 2007. Archivado desde el original el 17 de diciembre de 2007.
- ↑ Gokhberg B. M. Instituto de Física y Tecnología de Leningrado de la Academia de Ciencias de la URSS // Uspekhi fizicheskikh nauk. - 1940. - T. XXIV , núm. 1 . - S. 11-20 . Archivado desde el original el 4 de marzo de 2016. Ver páginas 16-17, apartado Rigidez dieléctrica de los gases
- ↑ Utkin V.V. Planta cerca de los dos ríos. Planta química de Kirovo-Chepetsk que lleva el nombre de B.P. Konstantinov: construcción, desarrollo, personas. - Kirov: JSC "House of Printing - Vyatka", 2007. - T. 4 (1973-1992), parte 1. - S. 66-67. — 144 pág. - 1000 copias. - ISBN 978-5-85271-293-6 .
- ↑ Korobeinikov S.M., Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, Profesor. materiales dieléctricos. 4.1.2. Gases electronegativos, uso de dieléctricos gaseosos. . Consultado el 2 de junio de 2011. Archivado desde el original el 6 de octubre de 2014.
- ↑ ZVA :: Transformadores de medida con aislamiento de gas (enlace inaccesible) . Consultado el 16 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2011.
- ↑ Aplicación de SF 6 en electrónica de alta tensión. . Consultado el 9 de julio de 2009. Archivado desde el original el 15 de julio de 2009.
- ↑ Elegaz. propiedades _ Fecha de acceso: 17 de julio de 2012. Archivado desde el original el 6 de enero de 2012.
- ↑ Número 105. Video viral. Temporada 6
- ↑ Fragmento del programa "Cazadores de mitos" . Consultado el 1 de octubre de 2017. Archivado desde el original el 6 de junio de 2017.
Literatura
- Gokhberg B. M. Elegaz - aislamiento de gas eléctrico // "Electricidad". - 1947. - Nº 3 . - S. 15 .
Véase también
- Tetrafluoruro de azufre - SF 4
- Decafluoruro de disulfuro - S 2 F 10