Svovlhexafluorid - Sulfur hexafluoride

Svovlhexafluorid
Skeletformel af svovlhexafluorid med forskellige dimensioner
Mellemrumsmodel af svovlhexafluorid
Kugle- og stavmodel af svovlhexafluorid
Navne
IUPAC navn
Svovlhexafluorid
Systematisk IUPAC -navn
Hexafluoro -λ 6 -sulfan
Andre navne
Elagas

Esaflon
svovl (VI) fluorid

Svovlfluorid
Identifikatorer
3D -model ( JSmol )
ChEBI
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.018.050 Rediger dette på Wikidata
EF -nummer
2752
KEGG
MeSH Svovl+hexafluorid
RTECS nummer
UNII
FN -nummer 1080
  • InChI = 1S/F6S/c1-7 (2,3,4,5) 6 kontrollereY
    Nøgle: SFZCNBIFKDRMGX-UHFFFAOYSA-N kontrollereY
  • FS (F) (F) (F) (F) F
Ejendomme
SF 6
Molar masse 146,06 g/mol
Udseende Farveløs gas
Lugt lugtfri
Massefylde 6,17 g/L
Smeltepunkt -64 ° C; -83 ° F; 209 K
Kogepunkt −50,8 ° C (−59,4 ° F; 222,3 K)
Kritisk punkt ( T , P ) 45,51 ± 0,1 ° C ,3,749 ± 0,01 MPa
0,003% (25 ° C)
Opløselighed let opløseligt i vand, meget opløseligt i ethanol, hexan, benzen
Damptryk 2,9 MPa (ved 21,1 ° C)
−44,0 × 10 −6  cm 3 /mol
Varmeledningsevne
Viskositet 15,23 μPa · s
Struktur
Orthorhombic , oP28
O h
Ortogonal sekskantet
Octahedral
0 D
Termokemi
0,097 kJ/(mol · K) (konstant tryk)
Std molar
entropi
( S o 298 )
292 J · mol −1 · K −1
Std -entalpi for
dannelse
f H 298 )
−1209 kJ · mol −1
Farmakologi
V08DA05 ( WHO )
Licensdata
Farer
Sikkerhedsdatablad Eksternt datablad
S-sætninger (forældet) S38
NFPA 704 (brand diamant)
1
0
0
NIOSH (amerikanske sundhedsmæssige eksponeringsgrænser):
PEL (tilladt)
TWA 1000 ppm (6000 mg/m 3 )
REL (anbefalet)
TWA 1000 ppm (6000 mg/m 3 )
IDLH (Umiddelbar fare)
ND
Relaterede forbindelser
Relaterede svovlfluorider
Disulfur decafluoride

Svovltetrafluorid

Relaterede forbindelser
Selenhexafluorid

Sulfurylfluorid
Telluriumhexafluorid
Poloniumhexafluorid

Medmindre andet er angivet, angives data for materialer i deres standardtilstand (ved 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
kontrollereY kontrollere  ( hvad er   ?) kontrollereY☒N
Infobox referencer

Svovlhexafluorid (SF 6 ) eller svovlhexafluorid ( britisk stavemåde ) er en ekstremt kraftig og vedvarende drivhusgas , der primært anvendes som elektrisk isolator og lysbueundertrykkende . Det er uorganisk , farveløst, lugtfrit, ikke- brandfarligt og ikke-giftigt. SF
6
har en oktaedrisk geometri , bestående af seks fluoratomer atomer bundet til et centralt svovl atom. Det er et hypervalent molekyle .

Typisk for en upolær gas, SF
6
er dårligt opløseligt i vand, men ret opløseligt i upolare organiske opløsningsmidler. Den har en densitet på 6,12 g/L ved havniveau, betydeligt højere end luftens densitet (1.225 g/L). Det transporteres generelt som en flydende komprimeret gas .

Koncentrationen af SF
6
i Jordens troposfære nåede 10 dele pr. billion (ppt) i år 2019 og steg med 0,35 ppt/år. Stigningen i løbet af de foregående 40 år blev i vid udstrækning drevet af den ekspanderende el -energisektor, herunder flygtige emissioner fra SF -banker
6
gas indeholdt i dets mellem- og højspændingskoblingsudstyr . Anvendelser inden for magnesium-, aluminium- og elektronikproduktion fremskyndede også atmosfærisk vækst.

Syntese og reaktioner

Svovlhexafluorid på Jorden eksisterer primært som en menneskeskabt industrigas og har også vist sig at forekomme naturligt.

SF
6
kan fremstilles ud fra elementerne gennem eksponering af S
8
til F
2
. Dette var også metoden, der blev fundet af opdagelsesrejsende Henri Moissan og Paul Lebeau i 1901. Nogle andre svovlfluorider kogenereres, men disse fjernes ved opvarmning af blandingen for at uforholdsmæssig nogen S
2
F
10
(som er meget giftig) og derefter skrubbe produktet med NaOH for at ødelægge resterende SF
4
.

Alternativt kan anvendelse af brom , svovlhexafluorid syntetiseres fra SF 4 og CoF 3 ved lavere temperaturer (f.eks. 100 ° C) som følger:

2 CoF 3 + SF 4 + [Br 2 ] → SF 6 + 2 CoF 2 + [Br 2 ]

Der er stort set ingen reaktionskemi for SF
6
. Et hovedbidrag til inertiteten af ​​SF 6 er svovlatomets steriske hindring , hvorimod dets tungere gruppe 16 modparter, såsom SeF 6 er mere reaktive end SF 6 som følge af mindre sterisk hindring (Se hydrolyseeksempel). Det reagerer ikke med smeltet natrium under dets kogepunkt, men reagerer eksotermisk med lithium .

Ansøgninger

Den elektriske effekt industri anvendes ca. 80% af svovlhexafluorid er produceret i år 2000, hovedsagelig som gasformigt dielektrisk medium . Andre hovedanvendelser fra år 2015 omfattede et silicium -etsemiddel til fremstilling af halvleder og en inert gas til støbning af magnesium .

Dielektrisk medium

SF
6
bruges i den elektriske industri som et gasformigt dielektrisk medium til højspændende svovlhexafluoridafbrydere , koblingsudstyr og andet elektrisk udstyr, der ofte erstatter oliefyldte afbrydere (OCB'er), der kan indeholde skadelige polychlorerede biphenyler (PCB'er). SF
6
gas under tryk bruges som en isolator i gasisolerede koblingsudstyr (GIS), fordi den har en meget højere dielektrisk styrke end luft eller tørt nitrogen . Den høje dielektriske styrke er et resultat af gasens høje elektronegativitet og densitet . Denne egenskab gør det muligt at reducere størrelsen på elektrisk gear betydeligt. Dette gør GIS mere velegnet til visse formål såsom indendørs placering, i modsætning til luftisoleret elektrisk gear, som fylder betydeligt mere.

Gasisoleret elektrisk gear er også mere modstandsdygtigt over for påvirkninger af forurening og klima, samt er mere pålideligt i langsigtet drift på grund af dets kontrollerede driftsmiljø. Eksponering for en bue nedbryder kemisk SF
6
selvom de fleste nedbrydningsprodukter har en tendens til hurtigt at danne SF igen
6
, en proces kaldet "selvhelbredende". Bue eller corona kan producere svovl decafluorid ( S
2
F
10
), en meget giftig gas, med toksicitet svarende til fosgen . S
2
F
10
blev betragtet som et potentielt kemisk krigsførelsesmiddel i Anden Verdenskrig, fordi det ikke forårsager tåreflåd eller hudirritation, hvilket giver lidt advarsel om eksponering.

SF
6
er også almindeligt stødt som en høj spænding dielektrikum i de høje spændingsforsyningen partikelacceleratorer , såsom Van de Graaff generatorer og Pelletrons og højspændingskabler transmission elektronmikroskoper .

Alternativer til SF
6
som en dielektrisk gas indbefatter flere fluoroketoner. Kompakt GIS -teknologi, der kombinerer vakuumskift med ren luftisolering, er blevet introduceret til en delmængde af applikationer op til 420  kV .

Medicinsk brug

SF
6
bruges til at tilvejebringe en tamponade eller prop af et nethindehul ved reparation af nethindeløsning i form af en gasboble. Det er inert i glaslegemet og fordobler i første omgang dets volumen på 36 timer, før det absorberes i blodet på 10-14 dage.

SF
6
bruges som kontrastmiddel til ultralyd . Svovlhexafluorid -mikrobobler administreres i opløsning gennem injektion i en perifer vene. Disse mikrobobler forbedrer synligheden af ​​blodkar for ultralyd. Denne applikation er blevet brugt til at undersøge tumors vaskularitet. Det forbliver synligt i blodet i 3 til 8 minutter og udåndes af lungerne.

Sporemiddel

Svovlhexafluorid var den sporstofgas, der blev anvendt i den første vejspredningsmodelkalibrering ; dette forskningsprogram blev sponsoreret af US Environmental Protection Agency og gennemført i Sunnyvale, CalifornienUS Highway 101 . Gasformig SF
6
bruges som sporgas i kortsigtede eksperimenter med ventilationseffektivitet i bygninger og indendørs kabinetter og til bestemmelse af infiltrationshastigheder . To hovedfaktorer anbefaler dets anvendelse: dens koncentration kan måles med tilfredsstillende nøjagtighed ved meget lave koncentrationer, og Jordens atmosfære har en ubetydelig koncentration af SF
6
.

Svovlhexafluorid blev brugt som en giftfri testgas i et forsøg på St. John's Wood undergrundsstation i London , Storbritannien den 25. marts 2007. Gassen blev frigivet i hele stationen og overvåget, mens den drev rundt. Formålet med forsøget, som var blevet annonceret tidligere i marts af udenrigsminister for transport Douglas Alexander , var at undersøge, hvordan giftig gas kan sprede sig i hele London Underground -stationer og bygninger under et terrorangreb.

Svovlhexafluorid bruges også rutinemæssigt som sporgas i test af inddæmning af stinkskabe. Gassen bruges i sidste fase af ASHRAE 110 stinkskabskvalifikation. En gasstrøm genereres inde i stinkskaben, og der udføres et batteri af test, mens en gasanalysator er anbragt uden for emhætten til SF 6 for at verificere stinkskabens indeslutningsegenskaber.

Det er blevet brugt med succes som et sporstof i oceanografi til at studere diapyknisk blanding og luft- havgasudveksling .

Andre anvendelser

  • Den magnesium industrien bruger SF
    6
    som en inert "dækgas" for at forhindre oxidation under støbning . Når den engang var den største bruger, er forbruget faldet kraftigt med opsamling og genbrug.
  • Isolerede ruder har brugt det som fyldstof for at forbedre deres termiske og akustiske isoleringsevne.
  • SF
    6
    plasma bruges i halvlederindustrien som etsningsmiddel i processer såsom dyb reaktiv-ion-ætsning . En lille brøkdel af SF
    6
    nedbrydes i plasmaet til svovl og fluor, hvor fluorionerne udfører en kemisk reaktion med silicium.
  • Dæk fyldt med det tager længere tid at tømme luften fra diffusion gennem gummi på grund af den større molekylstørrelse.
  • Nike brugte det ligeledes til at opnå patent og til at fylde pudeposerne i alle deres "Air" -mærkede sko fra 1992 til 2006. 277 tons blev brugt under toppen i 1997.
  • Den amerikanske flåde 's Mark 50 torpedo lukket Rankine-cyklus fremdrivningssystemet er drevet af svovlhexafluorid i en exoterm reaktion med fast lithium .
  • Bølgeledere i mikrobølgesystemer med høj effekt sættes under tryk. Gassen isolerer bølgelederen elektrisk og forhindrer indvendig lysbue.
  • Elektrostatiske højttalere har brugt det på grund af dets høje dielektriske styrke og høje molekylvægt.
  • Det kemiske våben disulfur decafluoride produceres med det som råstof .
  • Af underholdningsformål, ved indånding, SF
    6
    får stemmen til at blive betydeligt dybere på grund af dens densitet, der er så meget højere end luft, som det ses i denne video . Dette hænger sammen med den mere velkendte effekt af at trække vejret med lav densitet helium , hvilket får en persons stemme til at blive meget højere. Begge disse virkninger bør kun forsøges med forsigtighed, da disse gasser fortrænger ilt , som lungerne forsøger at udtrække fra luften. Svovlhexafluorid er også let bedøvende.
  • Til videnskabelige demonstrationer / magi som "usynligt vand", da en let foliebåd kan flyde i en tank, ligesom en luftfyldt ballon.

Drivhusgas

Ifølge det mellemstatslige panel for klimaændringer , SF
6
er den mest potente drivhusgas, der er blevet evalueret, med et globalt opvarmningspotentiale på 23.900 gange CO
2
sammenlignet over en 100-årig periode. Svovlhexafluorid er inert i troposfæren og stratosfæren og er ekstremt lang levetid med en anslået atmosfærisk levetid på 800–3.200 år.

Målinger af SF 6 viser, at dets globale gennemsnitlige blandingsforhold er steget fra en stabil base på omkring 54 dele pr. Kvadrillion før industrialiseringen til over 10 dele pr. Billion (ppt) fra april 2020 og stiger med ca. 0,35 ppt (3,5 procent) om året. Gennemsnitlige globale SF 6 -koncentrationer steg med omkring syv procent om året i løbet af 1980'erne og 1990'erne, hovedsageligt som følge af dets anvendelse i magnesiumproduktion og af elektriske forsyningsselskaber og elektronikproducenter. I betragtning af de små mængder SF 6, der frigives i forhold til kuldioxid , anslås dets samlede individuelle bidrag til global opvarmning til at være mindre end 0,2 procent, men det kollektive bidrag fra det og lignende menneskeskabte halogenerede gasser har nået omkring 10 procent fra året 2020. Alternativer testes.

I Europa, SF
6
falder ind under F-Gas- direktivet, der forbyder eller kontrollerer brugen af ​​det til flere applikationer. Siden 1. januar 2006 har SF
6
er forbudt som sporgas og i alle anvendelser undtagen højspændingskoblingsudstyr . Det blev rapporteret i 2013, at en treårig indsats fra det amerikanske energiministerium for at identificere og reparere lækager på sine laboratorier i USA, såsom Princeton Plasma Physics Laboratory , hvor gassen bruges som højspændingsisolator, havde været produktiv og reducerede årlige lækager med 1.030 kilo (2.280 pund). Dette blev gjort ved at sammenligne indkøb med beholdning, forudsat at forskellen var lækket, derefter lokalisere og reparere lækagerne.

Fysiologiske virkninger og forholdsregler

Svovlhexafluorid er en ikke -toksisk gas, men ved at fortrænge ilt i lungerne medfører det også risiko for kvælning, hvis der indåndes for meget. Da den er mere tæt end luft, vil en betydelig mængde gas, når den frigives, bosætte sig i lavtliggende områder og udgøre en betydelig risiko for kvælning, hvis området kommer ind. Dette er især relevant for dets anvendelse som isolator i elektrisk udstyr, da arbejdere kan befinde sig i skyttegrave eller gruber under udstyr, der indeholder SF
6
.

Som med alle gasser er densiteten af SF
6
påvirker stemmebanens resonansfrekvenser og ændrer dermed drastisk vokallydkvaliteterne eller klangfarven hos dem, der inhalerer det. Det påvirker ikke vokalfoldernes vibrationer. Densiteten af ​​svovlhexafluorid er relativt høj ved stuetemperatur og tryk på grund af gasens store molmasse . I modsætning til helium , der har en molmasse på ca. 4 g/mol og slår stemmen op, SF
6
har en molmasse på cirka 146 g/mol, og lydens hastighed gennem gassen er omkring 134 m/s ved stuetemperatur, hvilket stammer stemmen ned. Til sammenligning er luftmolens masse, som er omkring 80% nitrogen og 20% ​​oxygen, cirka 30 g/mol, hvilket fører til en lydhastighed på 343 m/s.

Svovlhexafluorid har en bedøvelsesstyrke lidt lavere end lattergas ; det er klassificeret som et let bedøvelsesmiddel.

Se også

Referencer

Yderligere læsning

eksterne links