Гексафторид серы - Sulfur hexafluoride

Гексафторид серы
Формула скелета гексафторида серы разных размеров
Модель заполнения пространства гексафторида серы
Шариковая модель гексафторида серы
Имена
Название ИЮПАК
Гексафторид серы
Систематическое название ИЮПАК
Гексафтор-λ6-сульфан[1]
Другие имена
Elagas

Эсафлон
Фторид серы (VI)

Фторид серы
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ЧЭБИ
ChemSpider
ECHA InfoCard100.018.050 Отредактируйте это в Викиданных
Номер ЕС
  • 219-854-2
2752
КЕГГ
MeSHСера + гексафторид
Номер RTECS
  • WS4900000
UNII
Номер ООН1080
Характеристики
SF6
Молярная масса146,06 г / моль
ВнешностьБесцветный газ
Запахбез запаха[2]
Плотность6,17 г / л
Температура плавления −64 ° С; -83 ° F; 209 К
Точка кипения -50,8 ° С (-59,4 ° F, 222,3 К)
Критическая точка (Т, п)45.51±0,1 ° С, 3.749±0,01 МПа[3]
0,003% (25 ° С)[2]
Растворимостьмало растворим в воде, хорошо растворим в этаноле, гексане, бензоле
Давление газа2,9 МПа (при 21,1 ° C)
−44.0×10−6 см3/ моль
Теплопроводность
  • 13,45 мВт / (м · К) при 25 ° C[4]
  • 11,42 мВт / (м · К) при 0 ° C
Вязкость15,23 мкПа · с[5]
Структура
Орторомбический, oP28
Очас
Ортогональный шестиугольник
Восьмигранный
0 Д
Термохимия
0,097 кДж / (моль · К) (постоянное давление)
292 Дж · моль−1· K−1[6]
-1209 кДж · моль−1[6]
Фармакология
V08DA05 (ВОЗ)
Данные лицензии
Опасности
Паспорт безопасностиВнешний паспорт безопасности материалов
S-фразы (устарело)S38
NFPA 704 (огненный алмаз)
NIOSH (Пределы воздействия на здоровье в США):
PEL (Допустимо)
TWA 1000 частей на миллион (6000 мг / м3)[2]
REL (Рекомендуемые)
TWA 1000 частей на миллион (6000 мг / м3)[2]
IDLH (Непосредственная опасность)
N.D.[2]
Родственные соединения
Родственные фториды серы
Декафторид дисеры

Тетрафторид серы

Родственные соединения
Гексафторид селена

Сульфурилфторид
Гексафторид теллура
Гексафторид полония

Если не указано иное, данные для материалов приведены в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
проверитьY проверять (что проверитьY☒N ?)
Ссылки на инфобоксы

Гексафторид серы (SF6) или же гексафторид серы (Британская орфография ), является чрезвычайно мощным и стойким искусственным парниковый газ который в основном используется как электрический изолятор и дугогаситель.[7] это неорганический, без цвета, без запаха, безлегковоспламеняющийся, и нетоксичен. SF
6 имеет октаэдрическая геометрия, состоящий из шести фтор атомы, прикрепленные к центральному сера атом. Это гипервалентная молекула.

Типично для неполярный газ SF
6 плохо растворимый в воде, но хорошо растворяется в неполярных органических растворителях. Он имеет плотность 6,12 г / л на уровне моря, что значительно выше, чем у плотность воздуха (1,225 г / л). Обычно его транспортируют как сжиженный сжатый газ.

Синтез и реакции

SF
6 можно приготовить из элементов путем воздействия S
8 к F
2. Этот же метод использовали первооткрыватели. Анри Муассан и Поль Лебо в 1901 году. Некоторые другие фториды серы образуются вместе, но они удаляются путем нагревания смеси до непропорционально любой S
2F
10 (который очень токсичен), а затем очистите продукт NaOH уничтожить оставшиеся SF
4.

В качестве альтернативы, используя бром, гексафторид серы можно синтезировать из SF4 и CoF3 при более низких температурах (например, 100 ° C), а именно:[8]

2 CoF3 + SF4 + [Br2] → SF6 + 2 CoF2 + [Br2]

Практически отсутствует химия реакции для SF
6. Главный вклад в инертность SF6 это стерическое препятствие атома серы, тогда как его более тяжелые аналоги из группы 16, такие как SeF6 более реактивны, чем SF6 в результате меньших стерических затруднений (см. пример гидролиза).[9] Не реагирует с расплавом натрий ниже точки кипения,[10] но реагирует экзотермически с литий.

Парниковый газ

Таймсерии гексафторида серы Мауна-Лоа.
Атмосферная концентрация SF6 в сравнении с аналогичными техногенными газами (правый график). Обратите внимание на масштаб журнала.

Согласно межправительственная комиссия по изменению климата, SF
6 самый мощный парниковый газ что он оценил, с потенциал глобального потепления в 23 900 раз больше, чем CO
2 при сравнении за 100-летний период.[11] Гексафторид серы инертен в тропосфера и стратосфера и чрезвычайно долговечен, по оценкам время жизни в атмосфере 800–3200 лет.[12]

Измерения SF6 показать, что его среднемировой соотношение смешивания достигла более 10 частей на триллион (п.п.) по состоянию на апрель 2020 года и увеличивается примерно на 0,35 п.п. (3,5 процента) в год.[13][14] Средний глобальный SF6 концентрация увеличивалась примерно на семь процентов в год в течение 1980-х и 1990-х годов, в основном в результате его использования в магний производства, а также производителями электрооборудования и электроники. Учитывая небольшое количество SF6 выпущен по сравнению с углекислый газ, ее общий индивидуальный вклад в глобальное потепление оценивается менее 0,2 процента,[15] однако коллективный вклад этого и аналогичных техногенных галогенизированных газов достиг примерно 10 процентов по состоянию на 2020 год.[16] Альтернативы тестируются.[17]

В Европе, SF
6 подпадает под Фторсодержащий газ директива, которая запрещает или контролирует ее использование для нескольких приложений.[7] С 1 января 2006 г. SF
6 запрещен как индикаторный газ и во всех приложениях, кроме распределительное устройство высокого напряжения.[18] В 2013 году сообщалось, что трехлетние усилия Министерство энергетики США для выявления и устранения утечек в своих лабораториях в США, таких как Принстонская лаборатория физики плазмы, где газ используется как изолятор высокого напряжения, оказалась продуктивной, сократив ежегодные утечки на 1 030 кг (2 280 фунтов). Это было сделано путем сравнения покупок с инвентарными запасами, предполагая, что разница была утечкой, а затем обнаружение и устранение утечек.[19]

Приложения

Более 10 000 тонн SF
6 производятся в год, большая часть из которых (более 8000 тонн) используется как газообразная диэлектрическая среда в электротехническая промышленность.[20] Другие основные применения включают инертный газ для кастинга магний, и как инертная начинка для изоляционное остекление окна.

Диэлектрическая среда

SF
6 используется в электротехническая промышленность как газообразная диэлектрическая среда для высокого напряжения Автоматические выключатели, распределительное устройство, и другие электрические оборудование, часто заменяющее маслонаполненные выключатели (OCB), которые могут содержать вредные Печатные платы. SF
6 газ под давление используется как изолятор в распределительное устройство с газовой изоляцией (ГИС), потому что он имеет гораздо более высокую диэлектрическая прочность чем воздуха или сушить азот. Высокая диэлектрическая прочность является результатом высокого давления газа. электроотрицательность и плотность. Это свойство позволяет значительно уменьшить габариты электропривода. Это делает КРУЭ более подходящими для определенных целей, таких как размещение в помещении, в отличие от электрического оборудования с воздушной изоляцией, которое занимает значительно больше места. Электроприводы с газовой изоляцией также более устойчивы к воздействию загрязнения и климата, а также более надежны в долгосрочной эксплуатации благодаря контролируемой рабочей среде. Воздействие дуги химически разрушает SF
6 хотя большинство продуктов разложения имеют тенденцию быстро переформировываться SF
6, процесс, называемый «самовосстановлением».[21] Дуга или же корона может производить декафторид дисеры (S
2F
10 ), весьма токсичный газ, с токсичностью, аналогичной фосген. S
2F
10 считался потенциальным химическая война агент в Вторая Мировая Война потому что он не производит слезотечение или раздражение кожи, что практически не предупреждает о воздействии.

SF
6 также часто встречается в качестве диэлектрика высокого напряжения в источниках высокого напряжения ускорители частиц, Такие как Генераторы Ван де Граафа и Пеллетроны и передача высокого напряжения электронные микроскопы.

Альтернативы SF
6 В качестве диэлектрического газа включают несколько фторкетонов.[22][23]

Медицинское использование

SF
6 используется для обеспечения тампонада или заткнуть отверстие сетчатки в отслойка сетчатки ремонтные работы[24] в виде газового пузыря. Он инертен в стекловидное тело[25] и первоначально его объем удваивается за 36 часов, а затем он всасывается в кровь через 10–14 дней.[26]

SF
6 используется как контрастное вещество для УЗИ визуализация. Микропузырьки гексафторида серы вводятся в виде раствора путем инъекции в периферическую вену. Эти микропузырьки улучшают видимость кровеносных сосудов для ультразвукового исследования. Это приложение использовалось для исследования васкуляризации опухолей.[27] Он остается видимым в крови от 3 до 8 минут и выдыхается легкими.[28]

Изотопный состав

Гексафторид серы был индикаторный газ использовался в первом модель рассеивания воздуха на проезжей части калибровка; эта исследовательская программа спонсировалась Агентство по охране окружающей среды США и проводился в Саннивейл, Калифорния на США шоссе 101.[29] Газообразный SF
6 используется как индикаторный газ в краткосрочных экспериментах вентиляция эффективность в зданиях и закрытых помещениях, а также для определения проникновение тарифы. Два основных фактора рекомендуют его использование: его концентрация может быть измерена с удовлетворительной точностью при очень низких концентрациях, и Атмосфера Земли имеет незначительную концентрацию SF
6.

Гексафторид серы использовался в качестве нетоксичного тестового газа в эксперименте при Станция метро St. John's Wood в Лондон, Соединенное Королевство 25 марта 2007 г.[30] Газ был выпущен по всей станции и контролировался по мере его распространения. Цель эксперимента, о котором ранее в марте объявили Государственный секретарь по транспорту Дуглас Александр, было выяснить, как токсичный газ может распространяться по Лондонское метро вокзалы и здания во время теракта.

Гексафторид серы также обычно используется в качестве индикаторного газа в лабораторных испытаниях герметичности вытяжных шкафов. Газ используется на заключительном этапе ASHRAE 110 квалификация вытяжного шкафа. Внутри вытяжного шкафа образуется шлейф газа, и проводится серия тестов, в то время как газоанализатор, расположенный за пределами вытяжного шкафа, отбирает образцы SF.6 для проверки герметичности вытяжного шкафа.

Он успешно использовался как трассер в океанография учиться диапикальный смешивание и обмен газов воздух-море.

Другое использование

  • В ВМС США с Торпеда Марк 50 закрыто Цикл Ренкина двигательная установка приводится в действие гексафторидом серы в экзотермическая реакция с твердым литий.[31]
  • SF
    6     плазма также используется в полупроводник промышленность как травить. Небольшая часть SF
    6     распадается в плазме на серу и фтор, а ионы фтора вступают в химическую реакцию с кремнием.[32]
  • В магний промышленность использует большое количество SF
    6     в качестве инертного газа для заполнения литейных форм.[33]
  • Создает давление волноводы в большой мощности микроволновая печь системы. Газ изолирует волновод, предотвращая внутреннюю дугу.
  • Использовался в электростатические громкоговорители из-за его высокой диэлектрической прочности и высокой молекулярной массы.[34]
  • Используется для наполнения подушек безопасности Nike Air во всей их обуви с 1992 по 2006 год.[35]
  • Сырье для производства химическое оружие декафторид дисеры.
  • В развлекательных целях, когда дышишь, SF
    6     заставляет голос становиться значительно глубже из-за того, что его плотность намного выше, чем у воздуха, как видно на это видео. Это связано с более известным эффектом дыхания низкой плотности. гелий, из-за чего чей-то голос становится намного выше. Оба этих эффекта следует применять только с осторожностью, поскольку эти газы вытесняют кислород что легкие пытаются извлечь из воздуха. Гексафторид серы также обладает слабым обезболивающим действием.[36]
  • Для научных демонстраций / магии как «невидимая вода», поскольку легкая лодка из фольги может плавать в резервуаре, как и воздушный шар, наполненный воздухом.

Физиологические эффекты и меры предосторожности

Нравиться ксенон, гексафторид серы - нетоксичный газ, но, вытесняя кислород в легких, он также несет риск асфиксия если вдыхается слишком много.[37] Так как он более плотный, чем воздух, значительное количество газа при выпуске оседает в низинных областях и представляет значительный риск удушья при входе в эту зону. Это особенно актуально для его использования в качестве изолятора в электрическом оборудовании, поскольку рабочие могут находиться в траншеях или ямах под оборудованием, содержащим SF
6.[38]

Как и у всех газов, плотность SF
6 влияет на резонансные частоты речевого тракта, резко изменяя тем самым качество звука голоса, или тембр, тех, кто его вдыхает. Не влияет на колебания голосовых связок. Плотность гексафторида серы относительно высока при комнатной температуре и давлении из-за большой плотности газа. молярная масса. В отличие от гелий, имеющий молярную массу около 4 г / моль и повышающий голос, SF
6 имеет молярную массу около 146 г / моль, а скорость звука через газ составляет около 134 м / с при комнатной температуре, понижая тембр голоса. Для сравнения, молярная масса воздуха, состоящего примерно из 80% азота и 20% кислорода, составляет примерно 30 г / моль, что приводит к скорости звука 343 м / с.[39]

Гексафторид серы имеет анестетик потенция немного ниже чем оксид азота;[40]Гексафторид серы относится к категории слабых анестетиков.[41]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Гексафторид серы - Государственная химическая база данных PubChem". PubChem. Национальный центр биотехнологической информации. В архиве из оригинала 3 ноября 2012 г.. Получено 22 февраля 2013.
  2. ^ а б c d е Карманный справочник NIOSH по химической опасности. "#0576". Национальный институт охраны труда и здоровья (NIOSH).
  3. ^ Хорстманн, Свен; Фишер, Кай; Гмелинг, Юрген (2002). «Измерение и расчет критических точек для бинарных и тройных смесей». Журнал Айше. 48 (10): 2350–2356. Дои:10.1002 / aic.690481024. ISSN  0001-1541.
  4. ^ Assael, M. J .; Koini, I.A .; Антониадис, К. Д .; Huber, M. L .; Абдулагатов, И. М .; Перкинс, Р. А. (2012). «Эталонная корреляция теплопроводности гексафторида серы от тройной точки до 1000 К и до 150 МПа». Журнал физических и химических справочных данных. 41 (2): 023104–023104–9. Дои:10.1063/1.4708620. ISSN  0047-2689.
  5. ^ Assael, M. J .; Калива, А.Е .; Monogenidou, S.A .; Huber, M. L .; Perkins, R.A .; Friend, D. G .; Мэй, Э. Ф. (2018). «Справочные значения и справочные корреляции для теплопроводности и вязкости жидкостей». Журнал физических и химических справочных данных. 47 (2): 021501. Дои:10.1063/1.5036625. ISSN  0047-2689. ЧВК  6463310. PMID  30996494.
  6. ^ а б Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд.. Компания Houghton Mifflin. п. A23. ISBN  978-0-618-94690-7.
  7. ^ а б Дэвид Никель. «Гексафторид серы: правда и мифы об этом парниковом газе». Phys.org. Получено 2020-10-18.
  8. ^ Winter, R.W .; Pugh, J. R .; Кук, П. У. (9–14 января 2011 г.). SF5Cl, SF4 и SF6: Их производство с бромом и новый метод получения SF5Br. 20-я зимняя конференция по фтору.
  9. ^ Дувард Шрайвер; Питер Аткинс (2010). Неорганическая химия. В. Х. Фриман. п. 409. ISBN  978-1429252553.
  10. ^ Радж, Гурдип (2010). Высшая неорганическая химия: Том II (12-е изд.). Издательство ГОЭЛ. п. 160. Выдержка страницы 160
  11. ^ «2.10.2 Прямые потенциалы глобального потепления». межправительственная комиссия по изменению климата. 2007. В архиве из оригинала 2 марта 2013 г.. Получено 22 февраля 2013.
  12. ^ А. Р. Равишанкара, С. Соломон, А. А. Турнипсид, Р. Ф. Уоррен; Соломон; Репа; Уоррен (8 января 1993 г.). «Время жизни долгоживущих галогенизированных видов в атмосфере». Наука. 259 (5092): 194–199. Bibcode:1993Наука ... 259..194R. Дои:10.1126 / science.259.5092.194. PMID  17790983. S2CID  574937. В архиве из оригинала 24 сентября 2015 г.. Получено 22 февраля 2013.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  13. ^ "Тенденции в атмосферном гексафториде серы". Национальное управление океанических и атмосферных исследований США. Получено 8 августа 2020.
  14. ^ «Гексафторид серы (SF6) данные ежечасного анализа проб in situ на газовом хроматографе, расположенном на мысе Мататулу (SMO) ". 7 июля 2020 г.. Получено 8 августа, 2020.
  15. ^ "SF6 Гексафторид серы ". Блог PowerPlantCCS. 19 марта 2011 г. В архиве с оригинала 30 декабря 2012 г.. Получено 22 февраля 2013.
  16. ^ Батлер Дж. И Монцка С. (2020). «Годовой индекс парниковых газов NOAA (AGGI)». NOAA Лаборатория глобального мониторинга / Исследовательские лаборатории системы Земля.
  17. ^ «g3, решение без SF6 на практике | Think Grid». think-grid.org. 18 февраля 2019.
  18. ^ «Климат: депутаты Европарламента увеличивают экологичность счетов за фторсодержащие газы'". EurActiv.com. 13 октября 2005 г. В архиве из оригинала от 3 июня 2013 г.. Получено 22 февраля 2013.
  19. ^ Майкл Вайнс (13 июня 2013 г.). «Результаты крестового похода Министерства энергетики против утечки мощных парниковых газов». Нью-Йорк Таймс. В архиве с оригинала 14 июня 2013 г.. Получено 14 июня, 2013.
  20. ^ Константин Т. Дервос; Панайота Василу (2012). Гексафторид серы: глобальное воздействие на окружающую среду и образование токсичных побочных продуктов. Тейлор и Фрэнсис.
  21. ^ Якоб, Фреди; Перьяник, Николай. «Гексафторид серы - уникальный диэлектрик» (PDF). Аналитический ChemTech International, Inc. В архиве (PDF) из оригинала от 04.03.2016. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  22. ^ «Архивная копия» (PDF). В архиве (PDF) с оригинала на 2017-10-12. Получено 2017-10-12.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)
  23. ^ Киффель, Янник; Бикез, Франсуа (1 июня 2015 г.). «SF 6 Альтернативное развитие распределительных устройств высокого напряжения». SF6 альтернативная разработка для распределительных устройств высокого напряжения. С. 379–383. Дои:10.1109 / ICACACT.2014.7223577. ISBN  978-1-4799-7352-1. S2CID  15911515 - через IEEE Xplore.
  24. ^ Дэниел А. Бринтон; К. П. Уилкинсон (2009). Отслоение сетчатки: принципы и практика. Издательство Оксфордского университета. п. 183. ISBN  978-0199716210.
  25. ^ Голам А. Пейман, доктор медицины, Стивен А. Мефферт, доктор медицины, Манди Д. Конвей (2007). Витреоретинальные хирургические методы. Informa Healthcare. п. 157. ISBN  978-1841846262.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  26. ^ Hilton, G.F .; Das, T .; Majji, A.B .; Джалали, С. (1996). «Пневматическая ретинопексия: принципы и практика». Индийский журнал офтальмологии. 44 (3): 131–143. PMID  9018990.
  27. ^ Лассау Н., Чами Л., Бенатсу Б., Перонно П., Рош А. (декабрь 2007 г.). «Динамическое ультразвуковое исследование с контрастным усилением (DCE-US) с количественной оценкой перфузии опухоли: новый диагностический инструмент для оценки ранних эффектов антиангиогенного лечения». Eur Radiol. 17 (Приложение 6): F89 – F98. Дои:10.1007 / s10406-007-0233-6. PMID  18376462. S2CID  42111848.
  28. ^ «SonoVue, МНН гексафторид серы - Приложение I - Краткое описание характеристик продукта» (PDF). Европейское агентство по лекарствам. Получено 2019-02-24.
  29. ^ C Майкл Хоган (10 сентября 2011 г.). «Линия загрязнения атмосферного воздуха». Энциклопедия Земли. Архивировано из оригинал 29 мая 2013 г.. Получено 22 февраля 2013.
  30. ^ "'Испытание отравляющим газом на метро ". Новости BBC. 25 марта 2007 г. В архиве из оригинала 15 февраля 2008 г.. Получено 22 февраля 2013.
  31. ^ Hughes, T.G .; Смит, Р. Б. и Кили, Д. Х. (1983). «Двигательная установка с накоплением химической энергии для подводного применения». Журнал энергетики. 7 (2): 128–133. Дои:10.2514/3.62644.
  32. ^ Y. Tzeng & T.H. Линь (сентябрь 1987 г.). «Сухое травление кремниевых материалов в SF
    6     Плазма на основе "     (PDF). Журнал Электрохимического общества. Архивировано из оригинал (PDF) 6 апреля 2012 г.. Получено 22 февраля 2013.
  33. ^ Скотт С. Бартос (февраль 2002 г.). «Обновленная информация о партнерстве EPA с манниевой промышленностью в области защиты климата» (PDF). Агентство по охране окружающей среды США. Архивировано из оригинал (PDF) 10 октября 2012 г.. Получено 14 декабря, 2013.
  34. ^ Дик Ольшер (26 октября 2009 г.). «Достижения в технологии громкоговорителей - перспектива на 50 лет». Абсолютный звук. В архиве с оригинала 14 декабря 2013 г.. Получено 14 декабря, 2013.
  35. ^ Стэнли Холмс (24 сентября 2006 г.). "Nike идет к зеленому". Журнал Bloomberg Business Week. В архиве из оригинала 3 июня 2013 г.. Получено 14 декабря, 2013.
  36. ^ Эдмонд I Эгер, доктор медицины; и другие. (10 сентября 1968 г.). «Анестезирующие свойства гексафторида серы, тетрафторида углерода, хлороформа и этрана у собак: корреляция с теориями анестезирующего действия гидратов и липидов». Анестезиология: Журнал Американского общества анестезиологов. Анестезиология - Журнал Американского общества анестезиологов, Inc. 30 (2): 127–134.
  37. ^ «Гексафторид серы». Банк данных по опасным веществам. Национальная медицинская библиотека США. В архиве с оригинала 9 мая 2018 г.. Получено 26 марта 2013.
  38. ^ «Руководство по безопасному использованию SF6 в газе ". UNIPEDE /EURELECTRIC. В архиве из оригинала на 2013-10-04. Получено 2013-09-30.
  39. ^ «Физика в речи». Университет Нового Южного Уэльса. В архиве из оригинала 21 февраля 2013 г.. Получено 22 февраля 2013.
  40. ^ Адриани, Джон (1962). Химия и физика анестезии (2-е изд.). Иллинойс: Томас Букс. п. 319. ISBN  9780398000110.
  41. ^ Weaver, Raymond H .; Добродетель, Роберт В. (1 ноября 1952 г.). «Мягкие анестезирующие свойства гексафторида серы». Анестезиология. 13 (6): 605–607. Дои:10.1097/00000542-195211000-00006. PMID  12986223. S2CID  32403288.

дальнейшее чтение

внешняя ссылка