Типично для неполярного газа SF . 6плохо растворим в воде, но хорошо растворим в неполярных органических растворителях. Его плотность составляет 6,12 г/л на уровне моря, что значительно превышает плотность воздуха (1,225 г/л). Обычно его транспортируют в виде сжиженного сжатого газа .
Сан-Франциско 6имеет в 23 500 раз больший потенциал глобального потепления (ПГП), чем CO 2 как парниковый газ , но существует в относительно небольших концентрациях в атмосфере. Его концентрация в тропосфере Земли достигла 11,02 частей на триллион (ppt) в 2022 году, увеличившись на 0,37 ppt/год. [8] Увеличение с 1980 года во многом обусловлено расширением электроэнергетического сектора, включая неорганизованные выбросы из берегов Сан-Франциско . 6газ, содержащийся в распределительном устройстве среднего и высокого напряжения . Использование магния, алюминия и производства электроники также ускорило атмосферный рост. [9]
Синтез и реакции
Гексафторид серы на Земле существует в основном как синтетический промышленный газ, но также было обнаружено, что он встречается и в природе. [10]
Сан-Франциско 6можно получить из элементов путем воздействия S8до F2. Этот же метод использовали первооткрыватели Анри Муассан и Поль Лебо в 1901 году. Некоторые другие фториды серы образуются совместно, но они удаляются путем нагревания смеси, чтобы диспропорционировать любой S. 2Ф 10(который очень токсичен), а затем промываем продукт NaOH , чтобы разрушить остатки SF.4.
Альтернативно, используя бром , гексафторид серы можно синтезировать из SF 4 и CoF 3 при более низких температурах (например, 100 °C) следующим образом: [11]
Для SF практически отсутствует химическая реакция. 6. Основной вклад в инертность SF 6 вносят стерические затруднения атома серы, тогда как его более тяжелые аналоги из группы 16, такие как SeF 6 , более реакционноспособны, чем SF 6 , из-за меньшего стерического затруднения. [12] Он не реагирует с расплавленным натрием ниже температуры кипения, [13] но экзотермически реагирует с литием .
Электрооборудование с элегазовой изоляцией также более устойчиво к воздействию загрязнений и климата, а также более надежно в долгосрочной эксплуатации благодаря контролируемой рабочей среде. Воздействие дуги химически разрушает SF. 6хотя большинство продуктов разложения имеют тенденцию быстро превращаться в SF. 6, процесс, называемый «самовосстановлением». [16] Дуга или коронный разряд могут привести к образованию декафторида дисеры ( S 2Ф 10), высокотоксичный газ , по токсичности схожий с фосгеном . С 2Ф 10считался потенциальным боевым химическим веществом во время Второй мировой войны , поскольку он не вызывает слезоотделения или раздражения кожи, что мало предупреждает о воздействии.
Альтернативы научной фантастике 6в качестве диэлектрического газа включают несколько фторкетонов. [17] [18] Компактная технология КРУЭ, сочетающая в себе вакуумное переключение с изоляцией из чистого воздуха, была внедрена для ряда применений до 420 кВ . [19]
Медицинское использование
Сан-Франциско 6используется для тампонады или закупорки отверстия сетчатки при операциях по восстановлению отслойки сетчатки [20] в виде газового пузыря. Он инертен в камере стекловидного тела . [21] Пузырь первоначально удваивает свой объем за 36 часов за счет поступления в него кислорода и азота, а затем всасывается в кровь через 10–14 дней. [22]
Сан-Франциско 6используется в качестве контрастного вещества при ультразвуковой визуализации. Микропузырьки гексафторида серы вводят в виде раствора путем инъекции в периферическую вену. Эти микропузырьки улучшают видимость кровеносных сосудов при ультразвуковом исследовании. Это приложение использовалось для изучения васкуляризации опухолей. [23] Он остается видимым в крови от 3 до 8 минут и выдыхается легкими. [24]
Трассирующее соединение
Гексафторид серы был индикаторным газом , использованным при первой калибровке модели рассеяния воздуха на дороге ; эта исследовательская программа спонсировалась Агентством по охране окружающей среды США и проводилась в Саннивейле, Калифорния, на шоссе 101 США . [25] Газообразный SF 6используется в качестве индикаторного газа в краткосрочных экспериментах по изучению эффективности вентиляции в зданиях и закрытых помещениях, а также для определения скорости инфильтрации . Два основных фактора рекомендуют его использование: его концентрацию можно измерить с удовлетворительной точностью при очень низких концентрациях, а в атмосфере Земли концентрация SF пренебрежимо мала. 6.
Гексафторид серы использовался в качестве нетоксичного тестового газа в эксперименте на станции метро St John's Wood в Лондоне , Великобритания, 25 марта 2007 года . [26] Газ выпускался по всей станции и отслеживался по мере его распространения. Целью эксперимента, о котором ранее в марте объявил министр транспорта Дуглас Александр , было выяснить, как токсичный газ может распространиться по станциям и зданиям лондонского метро во время террористической атаки.
Гексафторид серы также обычно используется в качестве индикаторного газа при испытаниях в лабораторных вытяжных шкафах. Газ используется на заключительном этапе аттестации вытяжных шкафов ASHRAE 110. Внутри вытяжного шкафа образуется шлейф газа, и проводится ряд испытаний, в то время как газоанализатор, расположенный снаружи вытяжного шкафа, отбирает образцы SF 6 для проверки защитных свойств вытяжного шкафа.
Его успешно использовали в качестве индикатора в океанографии для изучения диапикнального перемешивания и газообмена между воздухом и морем. [27]
Другое использование
Магниевая промышленность использует SF 6в качестве инертного «защитного газа» для предотвращения окисления во время литья . [28] Когда-то это был крупнейший потребитель, но потребление значительно сократилось из-за улавливания и переработки отходов. [9]
В окнах с изолированным остеклением он используется в качестве наполнителя для улучшения тепло- и звукоизоляционных характеристик. [29] [30]
Сан-Франциско 6Плазма используется в полупроводниковой промышленности в качестве травителя в таких процессах, как глубокое реактивно-ионное травление . Небольшая часть СФ 6в плазме распадается на серу и фтор, при этом ионы фтора вступают в химическую реакцию с кремнием. [31]
Шинам, наполненным им, требуется больше времени, чтобы сдуться из-за диффузии через резину из-за большего размера молекул. [29]
Nike также использовала его для получения патента и для наполнения подушечек во всей своей обуви под брендом Air с 1992 по 2006 год. [32] Во время пика в 1997 году было использовано 277 тонн. [29]
В развлекательных целях, при дыхании, СФ 6заставляет голос становиться значительно глубже, поскольку его плотность намного выше, чем у воздуха. Это явление связано с более известным эффектом дыхания гелием низкой плотности , из-за которого чей-то голос становится намного выше. Оба этих эффекта следует применять с осторожностью, поскольку эти газы вытесняют кислород , который легкие пытаются извлечь из воздуха. Гексафторид серы также обладает мягким анестетиком. [35] [36]
Для научных демонстраций/волшебства как «невидимая вода», поскольку в резервуаре можно плавать легкую фольгированную лодку, как и воздушный шар, наполненный воздухом.
Он используется для эталонных и калибровочных измерений в экспериментах по ассоциативному и диссоциативному присоединению электронов (DEA) [37] [38]
Парниковый газ
Гексафторид серы (SF 6 ), измеренный в рамках Расширенного глобального эксперимента по атмосферным газам (AGAGE) в нижних слоях атмосферы ( тропосфере ) на станциях по всему миру. Численность дана как среднемесячная мольная доля незагрязненных территорий в частях на триллион .
Численность и скорость роста СФ 6в тропосфере Земли (1978-2018 гг.). [9]
Концентрация SF 6 в атмосфере по сравнению с аналогичными искусственными газами (правый график). Обратите внимание на масштаб журнала.
Измерения SF 6 показывают, что его глобальное среднее соотношение смешивания увеличилось с постоянного уровня около 54 частей на квадриллион [10] до индустриализации до более 11 частей на триллион (ppt) по состоянию на июнь 2022 года и увеличивается примерно на 0,4. п.п. (3,5 процента) в год. [8] [41] Средние глобальные концентрации SF 6 увеличивались примерно на семь процентов в год в течение 1980-х и 1990-х годов, в основном в результате его использования в производстве магния , а также электроэнергетическими компаниями и производителями электроники. Учитывая небольшие количества высвобождаемого SF 6 по сравнению с диоксидом углерода , его общий индивидуальный вклад в глобальное потепление оценивается менее чем в 0,2 процента, [42] однако коллективный вклад его и подобных искусственных галогенированных газов достиг около 10 процентов. по состоянию на 2020 год. [43] Альтернативы тестируются. [44] [45]
В Европе Сан-Франциско 6подпадает под действие директивы по фторсодержащим газам , которая запрещает или контролирует его использование в ряде случаев. [46] С 1 января 2006 г. СФ 6запрещен в качестве индикаторного газа и во всех применениях, кроме высоковольтных распределительных устройств . [47] В 2013 году сообщалось, что трехлетние усилия Министерства энергетики США по выявлению и устранению утечек в его лабораториях в США, таких как Принстонская лаборатория физики плазмы , где газ используется в качестве источника высокого напряжения, изолятор оказался продуктивным, сократив ежегодные утечки на 1030 килограммов (2280 фунтов). Это было сделано путем сравнения покупок с запасами, предполагая, что разница была утечкой, а затем обнаруживая и устраняя утечки. [48]
Физиологические эффекты и меры предосторожности
Гексафторид серы — нетоксичный газ, но, вытесняя кислород в легких, он также несет в себе риск асфиксии при вдыхании слишком большого количества газа. [49] Поскольку он более плотный, чем воздух, значительное количество газа при выбросе оседает в низинных районах и представляет значительный риск удушья при входе в эту зону. Это особенно актуально при его использовании в качестве изолятора в электрооборудовании, поскольку рабочие могут находиться в траншеях или ямах под оборудованием, содержащим элегаз. 6. [50]
Как и у всех газов, плотность SF 6влияет на резонансные частоты речевого тракта, радикально изменяя тембр голосовых качеств тех, кто его вдыхает. Не влияет на вибрации голосовых связок. Плотность гексафторида серы относительно высока при комнатной температуре и давлении из-за большой молярной массы газа . В отличие от гелия , который имеет молярную массу около 4 г/моль и повышает голос, SF 6имеет молярную массу около 146 г/моль, а скорость звука в газе составляет около 134 м/с при комнатной температуре, что приводит к понижению голоса. Для сравнения, молярная масса воздуха, состоящего примерно на 80% из азота и на 20% из кислорода, составляет примерно 30 г/моль, что приводит к скорости звука 343 м/с. [51]
Гексафторид серы имеет анестезирующую эффективность немного ниже, чем закись азота ; [52] его классифицируют как мягкий анестетик. [53]
^ Ассаэль, MJ; Койни, Айова; Антониадис, К.Д.; Хубер, МЛ; 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. Бибкод : 2012JPCRD..41b3104A. дои : 10.1063/1.4708620. ISSN 0047-2689. S2CID 18916699.
^ Ассаэль, MJ; Калива А.Е.; Моногениду, SA; Хубер, МЛ; Перкинс, РА; Друг, генеральный директор; Мэй, ЭФ (2018). «Справочные значения и эталонные корреляции теплопроводности и вязкости жидкостей». Журнал физических и химических справочных данных . 47 (2): 021501. Бибкод : 2018JPCRD..47b1501A. дои : 10.1063/1.5036625. ISSN 0047-2689. ПМК 6463310 . ПМИД 30996494.
^ Аб Зумдал, Стивен С. (2009). Химические принципы 6-е изд . Компания Хоутон Миффлин. п. А23. ISBN978-0-618-94690-7.
^ abc Симмондс, П.Г., Ригби, М., Мэннинг, Эй.Дж., Парк, С., Стэнли, К.М., Маккалок, А., Хенне, С., Грациози, Ф., Майоне, М. и еще 19 (2020) «Растущая атмосферная нагрузка от парникового газа гексафторида серы (SF 6 )». Атмосфера. хим. Физ. , 20 : 7271–7290. doi : 10.5194/acp-20-7271-2020.Материал был скопирован из этого источника, который доступен по международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0.
^ аб Бузенберг, Э. и Пламмер, Н. (2000). «Датирование молодых подземных вод с гексафторидом серы: Природные и антропогенные источники гексафторида серы». Исследования водных ресурсов . Американский геофизический союз. 36 (10): 3011–3030. Бибкод : 2000WRR....36.3011B. дои : 10.1029/2000WR900151 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Зима, RW; Пью, младший; Кук, PW (9–14 января 2011 г.). SF 5 Cl, SF 4 и SF 6 : их производство с использованием брома и новый метод получения SF 5 Br . 20-я Зимняя конференция по фтору .
^ Дювард Шрайвер; Питер Аткинс (2010). Неорганическая химия . У. Х. Фриман. п. 409. ИСБН978-1429252553.
^ Радж, Гурдип (2010). Продвинутая неорганическая химия: Том II (12-е изд.). Издательство ГОЭЛ. п. 160.Выдержка со страницы 160
^ Константин Т. Дервос; Панайота Василоу (2000). «Гексафторид серы: глобальное воздействие на окружающую среду и образование токсичных побочных продуктов». Журнал Ассоциации управления воздухом и отходами . Тейлор и Фрэнсис. 50 (1): 137–141. дои : 10.1080/10473289.2000.10463996 . PMID 10680375. S2CID 8533705.
^ Дебора Оттингер; Молли Аверит; Дебора Харрис (2015). «Потребление и поставки гексафторида серы в США сообщаются в рамках программы отчетности по парниковым газам». Журнал интегративных наук об окружающей среде . Тейлор и Фрэнсис. 12 (суп1): 5–16. дои : 10.1080/1943815X.2015.1092452 .
^ Якоб, Фреди; Перьяник, Николас, Гексафторид серы, уникальный диэлектрик (PDF) , Analytical ChemTech International, Inc., заархивировано (PDF) из оригинала 4 марта 2016 г.
^ «Архивная копия» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 12 октября 2017 г. Проверено 12 октября 2017 г.{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )
^ Киффель, Янник; Бикес, Франсуа (1 июня 2015 г.). « Альтернативная разработка SF 6 для распределительных устройств высокого напряжения». Конференция IEEE по электроизоляции (EIC) 2015 г. стр. 379–383. doi : 10.1109/ICACACT.2014.7223577. ISBN978-1-4799-7352-1. S2CID 15911515 – через IEEE Xplore.
^ «Экологичная технология распределительных устройств для будущего с нейтральным выбросом CO2» . Сименс Энергия. 31 августа 2020 г. Проверено 27 апреля 2021 г.
^ Дэниел А. Бринтон; КП Уилкинсон (2009). Отслойка сетчатки: принципы и практика . Издательство Оксфордского университета. п. 183. ИСБН978-0199716210.
^ Голам А. Пейман, доктор медицинских наук, Стивен А. Мефферт, доктор медицинских наук, Мэнди Д. Конвей (2007). Витреоретинальные хирургические методы . Информа Здравоохранение. п. 157. ИСБН978-1841846262.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Хилтон, Г.Ф.; Дас, Т.; Маджи, АБ; Джалали, С. (1996). «Пневматическая ретинопексия: принципы и практика». Индийский журнал офтальмологии . 44 (3): 131–143. ПМИД 9018990.
^ Лассау Н., Чами Л., Бенацу 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». Евро Радиол . 17 (Приложение 6): F89–F98. дои : 10.1007/s10406-007-0233-6. PMID 18376462. S2CID 42111848.
^ C Майкл Хоган (10 сентября 2011 г.). «Источник линии загрязнения воздуха». Энциклопедия Земли. Архивировано из оригинала 29 мая 2013 года . Проверено 22 февраля 2013 г.
^ "Испытание ядовитого газа в метро" . Новости BBC . 25 марта 2007 г. Архивировано из оригинала 15 февраля 2008 г. Проверено 22 февраля 2013 г.
^ Хорошо, Рана А. (15 декабря 2010 г.). «Наблюдения за ХФУ и SF6 как индикаторами океана». Ежегодный обзор морской науки . 3 (1): 173–195. doi : 10.1146/annurev.marine.010908.163933. ISSN 1941-1405. ПМИД 21329203.
^ Скотт К. Бартос (февраль 2002 г.). «Обновленная информация о партнерстве Агентства по охране окружающей среды с индустрией мания в целях защиты климата» (PDF) . Агентство по охране окружающей среды США . Архивировано из оригинала (PDF) 10 октября 2012 года . Проверено 14 декабря 2013 г.
^ abc Дж. Харниш и В. Шварц (4 февраля 2003 г.). «Итоговый отчет о затратах и влиянии на выбросы потенциальной нормативной базы по сокращению выбросов гидрофторуглеродов, перфторуглеродов и гексафторида серы» (PDF) . Экофис ГмбХ.
^ Хопкинс, Карл (2007). Звукоизоляция - Google Книги. Эльзевир / Баттерворт-Хайнеманн. стр. 504–506. ISBN9780750665261.
^ Ю. Цзенг и Т.Х. Лин (сентябрь 1987 г.). «Сухое травление кремниевых материалов в плазме на основе SF6» (PDF) . Журнал Электрохимического общества. Архивировано из оригинала (PDF) 6 апреля 2012 года . Проверено 22 февраля 2013 г.
↑ Стэнли Холмс (24 сентября 2006 г.). «Nike идет за зелень». Журнал Bloomberg Business Week. Архивировано из оригинала 3 июня 2013 года . Проверено 14 декабря 2013 г.
^ Хьюз, Т.Г.; Смит, Р.Б. и Кили, Д.Х. (1983). «Движительная установка с накоплением химической энергии для подводных применений». Журнал энергетики . 7 (2): 128–133. Бибкод : 1983JEner...7..128H. дои : 10.2514/3.62644.
↑ Дик Олшер (26 октября 2009 г.). «Достижения в области акустических технологий - перспектива на 50 лет». Абсолютный звук. Архивировано из оригинала 14 декабря 2013 года . Проверено 14 декабря 2013 г.
^ Эдмонд I Эгер, доктор медицины; и другие. (10 сентября 1968 г.). «Анестетическая активность гексафторида серы, тетрафторида углерода, хлороформа и этана у собак: корреляция с гидратной и липидной теориями анестезирующего действия». Анестезиология: Журнал Американского общества анестезиологов . Анестезиология - Журнал Американского общества анестезиологов, Inc. 30 (2): 127–134.
^ ВТОЛ (27 января 2015 г.). Звучит как Дарт Вейдер с гексафторидом серы. YouTube . Станция воображения .
^ Браун, М; Мариенфельд, С; Руф, МВт; Хотоп, Х (26 мая 2009 г.). «Присоединение электронов с высоким разрешением к молекулам CCl4 и SF6 в расширенном диапазоне энергий с помощью метода (EX) LPA». Журнал физики B: атомная, молекулярная и оптическая физика . 42 (12): 125202. Бибкод : 2009JPhB...42l5202B. дои : 10.1088/0953-4075/42/12/125202. ISSN 0953-4075. S2CID 122242919.
^ Фенцлафф, Марита; Герхард, Рольф; Илленбергер, Ойген (1 января 1988 г.). «Ассоциативное и диссоциативное присоединение электронов SF6 и SF5Cl». Журнал химической физики . 88 (1): 149–155. Бибкод : 1988JChPh..88..149F. дои : 10.1063/1.454646. ISSN 0021-9606.
^ А. Р. Равишанкара, С. Соломон, А. А. Тернепсид, Р. Ф. Уоррен; Соломон; Репа; Уоррен (8 января 1993 г.). «Время жизни долгоживущих галогенированных соединений в атмосфере». Наука . 259 (5092): 194–199. Бибкод : 1993Sci...259..194R. дои : 10.1126/science.259.5092.194. PMID 17790983. S2CID 574937. Архивировано из оригинала 24 сентября 2015 года . Проверено 22 февраля 2013 г.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ «Данные по гексафториду серы (SF6) из ежечасных проб на месте, анализируемых на газовом хроматографе, расположенном на мысе Мататулу (SMO)» . 7 июля 2020 г. Проверено 8 августа 2020 г.
^ "Гексафторид серы SF6" . Блог PowerPlantCCS. 19 марта 2011 года. Архивировано из оригинала 30 декабря 2012 года . Проверено 22 февраля 2013 г.
^ «g3, решение без SF6 на практике | Think Grid» . think-grid.org . 18 февраля 2019 года. Архивировано из оригинала 30 октября 2020 года . Проверено 6 февраля 2020 г.
^ Мохамед Раби; Кристиан М. Франк (2018). «Оценка экологически чистых газов для электроизоляции для замены наиболее мощного промышленного парникового газа SF6». Экологические науки и технологии . Американское химическое общество. 52 (2): 369–380. Бибкод : 2018EnST...52..369R. doi : 10.1021/acs.est.7b03465. hdl : 20.500.11850/238519 . ПМИД 29236468.
^ Дэвид Никель (15 января 2020 г.). «Гексафторид серы: правда и мифы об этом парниковом газе». физ.орг . Проверено 18 октября 2020 г.
^ «Климат: депутаты Европарламента дают законопроекту о фторированном газе «зеленый импульс»» . www.euractiv.com . EurActiv.com . 13 октября 2005 г. Архивировано из оригинала 3 июня 2013 г. . Проверено 22 февраля 2013 г.
↑ Майкл Уайнс (13 июня 2013 г.). «Крестовый поход Министерства энергетики против утечек мощного парникового газа дает результаты». Нью-Йорк Таймс . Архивировано из оригинала 14 июня 2013 года . Проверено 14 июня 2013 г.
^ «Гексафторид серы». Банк данных об опасных веществах . Национальная медицинская библиотека США. Архивировано из оригинала 9 мая 2018 года . Проверено 26 марта 2013 г.
^ «Руководство по безопасному использованию SF6 в газе» . ЮНИПЕД/ ЕВРЭЛЕКТРИК . Архивировано из оригинала 4 октября 2013 г. Проверено 30 сентября 2013 г.
^ «Физика в речи». Университет Нового Южного Уэльса. Архивировано из оригинала 21 февраля 2013 года . Проверено 22 февраля 2013 г.
^ Адриани, Джон (1962). Химия и физика анестезии (2-е изд.). Иллинойс: Томас Букс. п. 319. ИСБН9780398000110.
^ Уивер, Раймонд Х.; Вирту, 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
«Гексафторид серы». Энциклопедия Air Liquide Gas. Архивировано из оригинала 31 марта 2012 года . Проверено 22 февраля 2013 г.
Холлеман, А.Ф.; Виберг, Э. (2001). Неорганическая химия . Сан-Диего: Академическая пресса. ISBN 0-12-352651-5.
Халифа, Мохаммед (1990). Высоковольтная техника: теория и практика . Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN 978-0-8247-8128-6. ОСЛК 20595838.
Маллер, В.Н.; Найду, М.С. (1981). Преимущества изоляции высокого напряжения и прерывания дуги в элегазе 6 и вакууме . Оксфорд; Нью-Йорк: Пергамон Пресс. ISBN 978-0-08-024726-7. ОСЛК 7866855.
Партнерство по сокращению выбросов SF6 в электроэнергетических системах
Мэтт МакГрат (13 сентября 2019 г.). «Изменение климата: «грязная тайна» электротехнической промышленности ускоряет потепление». Новости BBC . Проверено 14 сентября 2019 г.
Внешние ссылки
Найдите фторкетон в Викисловаре, бесплатном словаре.