Гексафторид сірки

Гексафторид сірки
Назва за IUPAC	сульфур(VI) флуорид, сульфур гексафлуорид
Систематична назва	гексафторид сірки,; гексафлуоро-λ6-сульфан
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	0 1 2
Ідентифікатори
Абревіатури	SF6
Номер CAS	2551-62-4
PubChem	17358
Номер EINECS	219-854-2
Номер EC	219-854-2
DrugBank	DB11104
KEGG	D05962
Назва MeSH	Sulfur+hexafluoride
ChEBI	30496
RTECS	WS4900000
Код ATC	V08DA05
SMILES	FS(F)(F)(F)(F)F
InChI	1S/F6S/c1-7(2,3,4,5)6; Key: SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N
Номер Бельштейна	7247840
Номер Гмеліна	2752
3DMet	3DMet
	Якщо не зазначено інше, дані наведено 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, один з фторидів сірки, при нормальних умовах — важкий газ, вп'ятеро важчий за повітря. Сполуку було вперше отримано і описано в 1900 році Анрі Муассаном в ході робіт з вивчення хімії фтору.

Методи отримання

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

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 діетиловому 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

Гексафторид сірки — досить інертна сполука, не реагує з водою, ймовірно через кінетичні фактори, бо 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 окислює PF₃ до PF₅:

SF₆ + PF₃ → PF₅ + SF₄

Застосування в електротехніці

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 ЛФТІ 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 густина. Це важливо для енергетичних установок, в яких проводиться охолодження будь-яких частин пристрою, оскільки 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 як основна ізоляція для комплектних розподільчих установок^[5], високовольтних вимірювальних трансформаторів струму та напруги та ін. Також елегаз використовується як середовище дугогасіння у високовольтних елегазових вимикачах.

Основні переваги елегазу перед його основним «конкурентом», трансформаторною оливою, це:

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

Цікаві факти

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 показали у передачі «Руйнівники міфів» як фокус з «прозорою водою» (випуск 105, 7 сезон.)

Див. також

Тетрафторид сірки — SF₄
Дітіодекафторид^[ru] — S₂F₁₀

Примітки

↑ Sulfur Hexafluoride - PubChem Public Chemical Database. The PubChem Project. National Center for Biotechnology Information. Архів оригіналу за 3 листопада 2012. Процитовано 22 лютого 2013.
↑ Властивості гексафторіда сірки на сайті «Химик.ру». Архів оригіналу за 24 квітня 2015. Процитовано 21 липня 2015.
↑ Успехи химии, 1975, Том 44, Номер 2, Сторінки 193–213. Архів оригіналу за 1 квітня 2022. Процитовано 21 липня 2015.
↑ Гохберг Б. М. Ленінградський фізіко-технічний інститут Академії наук СРСР : [арх. 4 березня 2016] : [рос.] // Успехи физических наук. — 1940. — Т. XXIV, вып. 1. — С. 11-20. Див. стор. 16-17, розділ «Электрическая прочность газов»
↑ Визначення терміну згідно діючих (ПУЕ). Розділ 4 «Розподільчі установки і підстанції».С.512)

Джерела

Гохберг Б. М. Элегаз - электрическая газовая изоляция : [рос.] // «Электричество». — 1947. — № 3. — С. 15.

Це незавершена стаття про неорганічну сполуку.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.

[1] Sulfur Hexafluoride - PubChem Public Chemical Database. The PubChem Project. National Center for Biotechnology Information. Архів оригіналу за 3 листопада 2012. Процитовано 22 лютого 2013.

[2] Властивості гексафторіда сірки на сайті «Химик.ру». Архів оригіналу за 24 квітня 2015. Процитовано 21 липня 2015.

[3] Успехи химии, 1975, Том 44, Номер 2, Сторінки 193–213. Архів оригіналу за 1 квітня 2022. Процитовано 21 липня 2015.

[4] Гохберг Б. М. Ленінградський фізіко-технічний інститут Академії наук СРСР : [арх. 4 березня 2016] : [рос.] // Успехи физических наук. — 1940. — Т. XXIV, вып. 1. — С. 11-20. Див. стор. 16-17, розділ «Электрическая прочность газов»

[5] Визначення терміну згідно діючих (ПУЕ). Розділ 4 «Розподільчі установки і підстанції».С.512)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]