Sulfur hexafluoride (SF6)

Sulfur hexafluoride (SF6)

Sulfur hexafluoride (SF6)là một loại khí nhân tạo mang lại rất nhiều ứng dụng hữu ích trong công nghiệp và đời sống.

Sulfur hexafluoride (SF6)

SF6 là một loại khí nhà kính vô cơ. Nó không màu, không mùi, không bắt lửa, không độc hại và là chất cách điện tuyệt vời .

Phân tử Sulfur hexafluoride (SF6) có dạng hình học bát diện. Phân tử Sulfur hexafluoride (SF6) bao gồm sáu nguyên tử flo gắn với một nguyên tử lưu huỳnh. Nó là một phân tử hypervalent. Điển hình cho một loại khí không phân cực. Sulfur hexafluoride (SF6) hòa tan kém trong nước nhưng khá hòa tan trong dung môi hữu cơ không phân cực. SF6 thường được vận chuyển dưới dạng khí nén hóa lỏng. SF6 có mật độ 6,12g/L ở điều kiện mực nước biển. Mật độ này cao hơn đáng kể so với mật độ không khí (1,225g/L).

Tổng hợp Sulfur hexafluoride (SF6)

Sulfur hexafluoride (SF6) có thể được tổng hợp từ các yếu tố thông qua tiếp xúc với Sđến F2. Đây là phương pháp được sử dụng bởi các nhà nghiên cứu Henri Moissan và Paul Lebeau vào năm 1901. Một số fluoride lưu huỳnh khác được đồng nhất. Nhưng chúng được loại bỏ bằng cách đun nóng hỗn hợp để làm mất cân bằng bất kỳ S2F10 (có độc tính cao) và sau đó lọc sản phẩm bằng NaOH để phá hủy SF4 còn lại. Ngoài ra lưu huỳnh hexafluoride có thể được tổng hợp từ SF4 và CoF3 ở nhiệt độ thấp hơn (ví dụ 100°C), như sau:2 CoF 3 + SF 4 + [Br 2 ] → SF 6 + 2 CoF 2 + [Br 2 ]

Phản ứng hóa học của Sulfur hexafluoride (SF6)

Hầu như không có phản ứng hóa học cho SF6. Đóng góp chính vào tính trơ của SF6 là sự cản trở không gian của nguyên tử lưu huỳnh, trong khi các nhóm 16 nặng hơn, như SeF6 có phản ứng mạnh hơn SF6 do kết quả của sự cản trở ít hơn). Nó không phản ứng với natri nóng chảy dưới điểm sôi của nó. Nhưng phản ứng tỏa nhiệt với lithium.

Các ứng dụng Sulfur hexafluoride (SF6)

Hơn 10.000 tấn SFđược sản xuất mỗi năm. Hầu hết trong số đó (hơn 8.000 tấn) được sử dụng làm môi trường điện môi dạng khí trong ngành điện. Các ứng dụng chính khác bao gồm khí trơ để đúc magiê. Và làm trơ cho cửa sổ kính cách nhiệt .

Ứng dụng trong ngành điện

Môi trường điện môi

SF6 được sử dụng trong ngành điện như một môi trường điện môi dạng khí cho các thiết bị ngắt mạch điện áp cao, thiết bị đóng cắt và các thiết bị điện khác. Thường thay thế các bộ ngắt mạch chứa đầy dầu (OCBs) có thể chứa PCB gây hại. Khí SFđược sử dụng làm chất cách điện trong thiết bị đóng cắt cách điện bằng khí (GIS). Vì nó có độ bền điện môi cao hơn nhiều so với không khí hoặc nitơ khô. Độ bền điện môi cao là kết quả của độ âm điện và mật độ cao của khí.

Lợi ích sử dụng SF6 trong ngành điện

 Sử dụng SF6 trong thiết bị điện có thể giảm đáng kể kích thước của thiết bị. Điều này làm cho GIS phù hợp hơn cho các mục đích nhất định như đặt GIS trong nhà. Trái ngược với thiết bị điện cách điện bằng dầu. Thiết bị cách điện bằng dầu và chiếm nhiều không gian hơn.Thiết bị điện cách điện bằng khí cũng có khả năng chống lại tác động của ô nhiễm khí hậu tốt hơn. Và cũng đáng tin cậy hơn trong hoạt động lâu dài vì môi trường hoạt động được kiểm soát của. Tiếp xúc với hồ quang làm phá vỡ cấu trúc hóa học SF6. Nhưng hầu hết các sản phẩm phân hủy sẽ nhanh chóng tạo lại SF6. Quá trình này gọi là “tự phục hồi”.

Sử dụng Sulfur hexafluoride (SF6) trong y tế

SFđược sử dụng để cung cấp một tamponade của lỗ võng mạc trong điều trị bong võng mạc dưới dạng bong bóng khí. Nó được bơm vào trong buồng thủy tinh thể. Nó trơ và tăng gấp đôi thể tích trong 36 giờ trước khi được hấp thụ vào máu trong 10 – 14 ngày. Thời gian này đủ để cố định lại võng mạc mắt đã bị bong.

SFđược sử dụng như một tác nhân tương phản cho hình ảnh siêu âm. Các phân tử lưu huỳnh hexafluoride được dùng trong dung dịch tiêm vào tĩnh mạch ngoại vi. Những phân tử này tăng cường khả năng hiển thị của các mạch máu để siêu âm. Ứng dụng này đã được sử dụng để kiểm tra mạch máu của các khối u. Nó vẫn còn nhìn thấy trong máu từ 3 đến 8 phút và được phổi thở ra.

Hợp chất tracer

Lưu huỳnh hexafluoride là khí đánh dấu được sử dụng trong hiệu chuẩn mô hình phân tán không khí đường bộ đầu tiên. SFđược sử dụng làm khí đánh dấu trong các thí nghiệm ngắn hạn về hiệu quả thông gió trong các tòa nhà và vỏ bọc trong nhà. Và để xác định tốc độ xâm nhập.

Lưu huỳnh hexafluoride cũng thường xuyên được sử dụng làm khí tracer trong thử nghiệm ngăn chặn khói phòng thí nghiệm. Khí được sử dụng trong giai đoạn cuối của trình độ máy hút khói ASHRAE 110. Một chùm khí được tạo ra bên trong tủ hút và một loạt các thử nghiệm được thực hiện trong khi máy phân tích khí được bố trí bên ngoài các mẫu máy hút mùi cho SF6 để xác minh tính chất ngăn chặn của tủ hút.Nó đã được sử dụng thành công như một chất đánh dấu trong hải dương học để nghiên cứu pha trộn diapycnal và trao đổi khí không khí biển.

Nước vô hình

Ứng dụng trong làm ảo thuật “nước vô hình“. Một chiếc thuyền lá nhẹ có thể được thả nổi lơ lửng trong một chiếc bồn. Một bể thủy tinh. Nó có vẻ trống rỗng, nhưng người ảo thuật khẳng định rằng hồ có chứa một chất đáng chú ý nhất: nước vô hình. Để chứng minh, anh ta đặt một chiếc bình thiếc bên trong thùng, và nó vui vẻ lao lên và xuống. Như thể đang nổi trên một bề mặt không nhìn thấy được.

Công dụng khác

  • SF6 plasma được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn như một etchant. SFphân hủy trong huyết tương thành lưu huỳnh và flo. Plasma flo thực hiện quá trình ăn mòn.
  • Một lượng lớn SF6 được sử dụng trong ngành công nghiệp đúc magie. Nó được sử dụng như một khí trơ để điền vào các khuôn đúc.
  • Tạo áp suất cho các ống dẫn sóng trong các hệ thống vi sóng công suất cao . Khí cách nhiệt ống dẫn sóng, ngăn chặn nội lực.
  • SF6 được sử dụng trong các loa tĩnh điện. Vì độ bền điện môi cao và trọng lượng phân tử cao.
  • SF6 được sử dụng để lấp đầy túi Nike Air trong tất cả các đôi giày của Nike từ năm 1992-2006.
  • SF6 là nguyên liệu để sản xuất vũ khí hóa học disulfur decafluoride .
  • Đối với mục đích giải trí, khi thở, SF6làm cho giọng nói trở nên sâu hơn đáng kể. Do mật độ của nó cao hơn không khí rất nhiều. 

Sulfur hexafluoride (SF6) và hiệu ứng nhà kính

Theo Hội đồng liên chính phủ về biến đổi khí hậu, SF6là loại khí nhà kính mạnh nhất mà hội đã đánh giá. SF6 với tiềm năng nóng lên toàn cầu là 23.900 lần so với COkhi so sánh trong khoảng thời gian 100 năm. Lưu huỳnh hexafluoride trơ trong tầng đối lưu và tầng bình lưu nên tồn tại rất lâu. Với tuổi thọ khí quyển ước tính là 800 đến 3.200 năm.Các phép đo của SF6 cho thấy tỷ lệ pha trộn trung bình toàn cầu của nó đã tăng khoảng 0,2 phần nghìn tỷ mỗi năm lên hơn 9ppt vào tháng 2 năm 2018. 

Nồng độ SF6 toàn cầu trung bình tăng khoảng bảy phần trăm mỗi năm trong thời gian những năm 1980 và 1990.Tại châu Âu, SFnằm trong chỉ thị F-Gas cấm hoặc kiểm soát việc sử dụng nó cho một số ứng dụng. Kể từ ngày 1 tháng 1 năm 2006, SFbị cấm dưới dạng khí đánh dấu.  Và cấm trong tất cả các ứng dụng ngoại trừ thiết bị đóng cắt điện áp cao.

Sulfur hexafluoride (SF6) và tác dụng sinh lý 

Tác dụng gây ngạt

Giống như xenon, lưu huỳnh hexafluoride là một loại khí không độc hại. Nhưng bằng cách thay thế oxy trong phổi, nó cũng có nguy cơ gây ngạt nếu hít quá nhiều. Vì nó đậm đặc hơn không khí, một lượng khí đáng kể, khi được giải phóng, sẽ lắng xuống ở những vùng trũng thấp và có nguy cơ gây ngạt nếu đi vào khu vực này. Điều đó đặc biệt có liên quan đến việc sử dụng SF6 như một chất cách điện trong thiết bị điện. Bởi vì công nhân có thể ở trong rãnh hoặc hố bên dưới thiết bị có chứa SF6.

Làm thay đổi giọng nói

Mật độ của SFảnh hưởng đến tần số cộng hưởng của đường hô hấp. Do đó nó làm thay đổi mạnh mẽ chất lượng âm thanh, hay âm sắc của những người hít vào. Nó không ảnh hưởng đến các rung động của nếp gấp thanh quản. Mật độ lưu huỳnh hexafluoride tương đối cao ở nhiệt độ và áp suất phòng.

Do khối lượng mol lớn của khí.Để so sánh, khối lượng mol của không khí, khoảng 80% nitơ và 20% oxy, xấp xỉ 30g/mol và có tốc độ âm thanh 343m/s. Trong khi helium có khối lượng mol khoảng 4g/mol và phát ra tiếng nói vang hơn. SFcó khối lượng mol khoảng 146g/mol và tốc độ âm thanh qua nó khoảng 134m/s ở nhiệt độ phòng, làm cho giọng nói trầm xuống.Ngoài ra SF6 có hiệu lực gây mê thấp hơn một chút so với oxit nitơ. Nó được phân loại là thuốc gây tê nhẹ.

icons8-exercise-96 challenges-icon chat-active-icon