Сулфур хексафлуорид ― неорганско соединение со формулата SF6. Тоа е безбоен, без мирис, незапалив и нетоксичен гас. SF6 има октаедрална геометрија, која се состои од шест атоми на флуор прикачени на средиштен атом на сулфур. Тоа е хипервалентна молекула.
Вообичаено за неполарен гас, SF6 е слабо растворлив во вода, но доста растворлив во неполарни органски растворувачи. Има густина од 6,12 г/Л при услови на морското ниво, значително повисока од густината на воздухот (1,225 г/Л). Воглавно е пренесуван како течен компримиран гас.
SF6 е 23.500 пати помоќен од јаглерод диоксидот како greenhouse gas но постои во релативно мали концентрации во атмосферата. Неговата концентрација во земјината тропосфера достигнала 10.63 делови од трилион во 2021 година, кревајќи на 0.39 делови од трилион/годишно.[8] Зголемувањето во текот на претходните 40 години било поттикнато во голем дел од проширувањето на електроенергетскиот сектор, вклучително и избегани емисии на гасот SF6 содржан во неговите средни и високо волтни трафостаници. Употребата во производството на магнезиум, алуминиум и електроника, исто така, го забрза атмосферскиот раст.[9]
Синтеза и реакции
Сулфур хексафлуорид на Земјата постои првенствено како вештачки индустриски гас, но исто така е откриено дека се јавува природно.[10]
SF6 може да биде подготвен од елементите преку изложување на S8 кон F2. Исто така, ова бил методот користен од страна на пронаоѓачите Анри Моасан и Пол Лебо во 1901 година. Некои други сулфур флуориди се заедно створени, но овие се извадени со загревањето на смесата за да диспропорционира било кој S2F10 (кој е многу токсичен) и потоа чистејќи го производот со NaOH за да биде уништен останатиот SF4.
Алтернативно, со користење на бром, сулфур хексафлуорид може да се синтетизира од SF4 и CoF3 на пониски температури (на пр. 100 °C), како што следува:[11]
2 CoF3 + SF4 + [Br2] → SF6 + 2 CoF2 + [Br2]
Практично нема реакција хемија за SF6. Главниот придонес за инертноста на SF6 е стеричната пречка на сулфурниотатом, додека неговите потешки соседни атоми од групата 16, како што е SeF<sub id="mwbQ">6</sub> се пореактивни од SF6 како резултат на помала стерична пречка.[12] Не реагира со стопениот натриум под неговата точка на вриење,[13] туку реагира егзотермно со литиумот.
Примени
Електроенергетската индустрија користела околу 80% од сулфур хексафлуорид произведен во 2000 година, главно како гасовита диелектрична средина.[14] Други главни употреби заклучно со 2015 година вклучувале силиконски елаборат за производство на полупроводници и инертен гас за лиење на магнезиум.[15]
Трагачко соединение
Сулфур хексафлуорид бил трагачкиот гас што бил користен во првата калибрација на моделот за раширување на воздухот на патиштата; оваа истражувачка програма била спонзорирана од Агенцијата за заштита на животната средина на Соединетите Држави и спроведена во Санивејл, Калифорнија на Автопатот 101.[16] Гасовит SF6 е користен како гас за следење во краткорочни опити за ефикасност на вентилација во згради и затворени простории и за одредување на стапките на инфилтрација. Два главни фактори ја препорачуваат неговата употреба: неговата концентрација може да се мери со задоволителна точност при многу ниски концентрации, а атмосферата на Земјата има занемарлива концентрација на SF6.
Сулфур хексафлуоридот бил искористен како нетоксичен тест гас во опит на метро станицата „Сент Џонс Вуд“ во Лондон, Обединетото Кралство на 25 март 2007 година.[17] Гасот бил испуштен низ станицата и бил следен додека се движел наоколу. Целта на опитот, кој претходно во март бил најавен од државниот секретар за транспорт, Даглас Александар, била да се истражи како отровниот гас може да се прошири низ станиците и зградите на лондонското метро за време на терористички напад.
Сулфур хексафлуоридот, исто така, рутински е користен како гас за следење во лабораториското тестирање за задржување на аспираторот. Гасот е користен во последната фаза од квалификацијата на аспираторот ASHRAE 110. Во внатрешноста на аспираторот се создава столб од гас и се врши низа на тестови додека анализатор на гас е поставен надвор од примероците на аспираторот за SF6 за да ги потврди својствата на задржување на аспираторот.
Успешно се користи како трагач во океанографијата за проучување на дијапиктно мешање и размена на гасови од воздух-море.[18]
Други употреби
Менување на човечки глас со сулфур хексахлуорид и хелиум.Тешкиот концентриран гас прави лесните предмети лебдат.
Индустријата за магнезиум користи SF6 како инертен „гас за покривање“ за да се спречи оксидација за време на лиење.[19] Некогаш најголемиот корисник, потрошувачката значително била намалена со фаќањето и рециклирањето.[9]
Изолираните слоевите прозорци го користеле како исполнувач за да ги подобрат изведбите на топлинска и звучна изолација.[20][21]
На автомобилските гуми наполнети со него им треба подолго време за да се издишат од дифузија низ гума поради поголемата големина на молекулата.[20]
Nike исто така го користеле за да добијат патент и да ги исполнат меките делови во сите нивни чевли со брендот „Air“ од 1992 до 2006 година.[23] 277 тони биле искористени за време на врвот на работа во 1997 година.[20]
Со него се под притисок брановодите во микробрановите системи со висока моќност. Гасот електрично го изолира брановодот, спречувајќи внатрешен лак.
Електростатичните звучници го користеле поради неговата висока диелектрична јачина и високата молекуларна тежина.[25]
Хемиското оружје дисулфур декафлуорид е произведувано со него како суровина.
За забавни цели, кога се дише, SF6 предизвикува гласот да стане значително подлабок, поради неговата густина што е многу повисока од воздухот. Овој феномен е поврзан со попознатиот ефект на дишењето хелиум со мала густина, што предизвикува нечиј глас да стане многу повисок. И двата од овие ефекти треба да се обидат само со претпазливост бидејќи овие гасови го поместуваат кислородот што белите дробови се обидуваат да го извлечат од воздухот. Сулфур хексафлуорид е исто така слаб анестетик.[26][27]
За научни или „магични“ изведби како што е „невидлива вода“ бидејќи брод од лесна фолија може да се плови во резервоар, како и балон исполнет со воздух.
Користен за мерења на репер и калибрација во опитите со асоцијативно и дисоцијативно прицврстување на електрони.[28][29]
Физиолошки ефекти и мерки на претпазливост
Човековиот глас е здебелен со вдихување на гасот.
Сулфур хексафлуорид е нетоксичен гас, но со поместување на кислородот во белите дробови, тој исто така носи ризик од асфиксија ако се вдишува премногу.[30] Бидејќи е погуст од воздухот, значителна количина на гас, кога ќе се ослободи, ќе се насели во ниските области и ќе претставува значителен ризик од асфиксија ако се влезе во областа. Тоа е особено важно за неговата употреба како изолатор во електрична опрема бидејќи работниците може да бидат во ровови или јами под опремата што содржи SF6.[31]
Како и кај сите гасови, густината на SF6 влијае на фреквенциите на резонанца на гласниот тракт, со што драстично се менуваат гласните квалитети на звукот или темброт на оние кои го вдишуваат. Тоа не влијае на вибрациите на гласните набори. Густината на сулфур хексафлуорид е релативно висока на собна температура и притисок поради големата моларна маса на гасот. За разлика од хелиумот, кој има моларна маса од околу 4 g/mol и го крева гласот, SF6 има моларна маса од околу 146 g/mol, а брзината на звукот низ гасот е околу 134 m/s на собна температура, спуштајќи го гласот. За споредба, моларната маса на воздухот, која е околу 80% азот и 20% кислород, е приближно 30 g/mol што доведува до брзина на звукот од 343 m/s.[32]
Сулфур хексафлуорид има анестетичка моќ малку пониска од азот оксид;[33] тој е класифициран како слаб анестетик.[34]
↑Assael, M. J.; Koini, I. A.; Antoniadis, K. D.; Huber, M. L.; Abdulagatov, I. M.; Perkins, R. A. (2012). „Reference Correlation of the Thermal Conductivity of Sulfur Hexafluoride from the Triple Point to 1000 K and up to 150 MPa“. Journal of Physical and Chemical Reference Data. 41 (2): 023104–023104–9. Bibcode:2012JPCRD..41b3104A. doi:10.1063/1.4708620. ISSN0047-2689. S2CID18916699.
↑ 9,09,1Simmonds, P. G., Rigby, M., Manning, A. J., Park, S., Stanley, K. M., McCulloch, A., Henne, S., Graziosi, F., Maione, M., and 19 others (2020) "The increasing atmospheric burden of the greenhouse gas sulfur hexafluoride (SF6)".
↑Winter, R. W.; Pugh, J. R.; Cook, P. W. (9–14 јануари 2011). SF5Cl, SF4 and SF6: Their Bromine−facilitated Production & a New Preparation Method for SF5Br. 20th Winter Fluorine Conference.
↑Duward Shriver; Peter Atkins (2010). Inorganic Chemistry. W. H. Freeman. стр. 409. ISBN978-1429252553.
↑Constantine T. Dervos; Panayota Vassilou (2000). „Sulfur Hexafluoride: Global Environmental Effects and Toxic Byproduct Formation“. Journal of the Air & Waste Management Association. Taylor and Francis. 50 (1): 137–141. doi:10.1080/10473289.2000.10463996. PMID10680375.
↑Deborah Ottinger; Mollie Averyt; Deborah Harris (2015). „US consumption and supplies of sulphur hexafluoride reported under the greenhouse gas reporting program“. Journal of Integrative Environmental Sciences. Taylor and Francis. 12 (sup1): 5–16. doi:10.1080/1943815X.2015.1092452.
↑C Michael Hogan (10 септември 2011). „Air pollution line source“. Encyclopedia of Earth. Архивирано од изворникот на 29 мај 2013. Посетено на 23 февруари 2023.
↑Stanley Holmes (24 септември 2006). „Nike Goes For The Green“. Bloomberg Business Week Magazine. Архивирано од изворникот на 3 јуни 2013. Посетено на 23 февруари 2023.
↑Hughes, T.G.; Smith, R.B.; Kiely, D.H. (1983). „Stored Chemical Energy Propulsion System for Underwater Applications“. Journal of Energy. 7 (2): 128–133. Bibcode:1983JEner...7..128H. doi:10.2514/3.62644.
↑„Sulfur Hexafluoride“. Hazardous Substances Data Bank. U.S. National Library of Medicine. Архивирано од изворникот на 9 мај 2018. Посетено на 23 февруари 2023.
Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Inorganic Chemistry. San Diego: Academic Press. ISBN0-12-352651-5.
Khalifa, Mohammad (1990). High-Voltage Engineering: Theory and Practice. New York: Marcel Dekker. ISBN978-0-8247-8128-6. OCLC20595838.
Maller, V. N.; Naidu, M. S. (1981). Advantages in High Voltage Insulation and Arc Interruption in SF6 and Vacuum. Oxford; New York: Pergamon Press. ISBN978-0-08-024726-7. OCLC7866855.
