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六氟化硫的化学性质

六氟化硫的化学性质(sf6报警器
六氟化硫的化学性质
六氟化硫是一种无色、无臭、无毒、不燃的惰性气体,它的分子量为146.07,在20℃和0.1 MPa时密度为6.1kg/m3,约为空气密度的5倍。六氟化硫在常温常压下为气态,其临界温度为45.6℃,三相点温度为-50.8℃,常压下升华点温度为-63.8℃。六氟化硫分子结构呈八面体排布,键合距离小、键合能高,因此其稳定性很高,在温度不超过180℃时,它与电气结构材料的相容性和氮气相似。
SF6气体已有百年历史,它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体,1940年前后,美国军方将其用于曼哈顿计划(核军事)。
SF6是强电负性气体,它的分子极易吸附自由电子而形成质量大的负离子,削弱气体中碰撞电离过程,因此其电气绝缘强度很高,在均匀电场中约为空气绝缘强度的2.5倍。SF6气体在t≈2000K时出现热分解高峰,因此在交流电弧电流过零时,SF6对弧道的冷却作用比空气强得多,其灭弧能力约为空气的100倍。由于SF6气体具有优良的灭弧性能和绝缘性能以及良好的化学稳定性,它从20世纪50年代末开始被用作高压断路器的灭弧介质。在超高压和特高压断路器中,SF6作为灭弧介质,已取代油,并已大量取代了压缩空气。SF6http://www.qitijianlouyi.cn/
简介
从60年代中期起,SF6被广泛用作高压电气设备的绝缘介质。SF6气体绝缘的全封闭开关设备比常规的敞开式高压配电装置占地面积小得多,且其运行不受外界气象和环境条件的影响,因此不仅广泛用于超高压和特高压电力系统,而且已开始用于配电网络(SF6气体绝缘的开关柜和环网供电单元)。SF6气体绝缘的管道输电线的优点是介质损耗小、传输容量大,且可用于高落差场合,因此常用于水电站出线,取代常规的充油电缆。SF6气体绝缘的变压器具有防火防爆的优点,这种配电变压器特别适用于人口稠密的地区和高层建筑的供电。SF6气体绝缘的超高压变压器已研制成功,全气体绝缘变电所将是变电技术发展的一个方向。
化学性质
化学性质稳定。微溶于水、醇及醚,可溶于氢氧化钾。不与氢氧化钠、液氨及盐酸起化学的反应。300℃以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。500℃以下对石英不起作用。250℃时与金属钠反应,-64℃时在液氨中反应。与硫化氢混合加热则分解。200℃时,在特定的金属如钢及硅钢存在下,能促使其缓慢分解。
物性数据编辑
锡纸漂浮在六氟化硫气体上
锡纸漂浮在六氟化硫气体上
1、性状:无色无味气体。
2、熔点(℃):-51
3、沸点(℃):-64(升华)
4、相对密度(水=1):1.67(-100℃)
5、相对蒸气密度(空气=1):6.602
6、饱和蒸气压(kPa):2450(25℃)
7、临界温度(℃):45.6
8、临界压力(MPa):3.76
9、辛醇/水分配系数:1.68
10、溶解性:微溶于水,溶于乙醇、乙醚
11、汽化热(Kg/mol):23.59(升华热)
12、熔化热(Kg/mol):5.82
13、黏度(mPa·s,气体):0.01576
14、黏度(mPa·s,液体):0.277
15、折射率(气体):1.000783
毒理学数据
1、急性毒性:兔子静脉注射LD50:5790mg/kg。
2、六氟化硫是一种窒息剂,在高浓度下会呼吸困难、喘息、皮肤和黏膜变蓝、全身痉挛。 吸入80%六氟化硫+20%的氧气的混合气体几分钟后,人体会出现四肢麻木,甚至窒息死亡 。我国规定,操作间空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于6g/m3或空气中氧含量应大于18%;短期接触,空气中六氟化硫气体的允许浓度不大于7.5g/m3。六氟化硫在药理上是惰性气体,低毒但对人体有窒息作用。在生活或使用过程中会分解一些痕量的有毒硫的低氟化合物和氟氧化合物。
3、急性毒性LD50:5790mg/kg(兔静脉)。
制备编辑
1、直接合成法 经净化后的氟(含HF≤0.5%)和硫反应生成六氟化硫及少量的S2F10、SF4、SF2和S2F2。经水洗、碱洗除去绝大部分杂质气体,再经热解炉分解S2F10成SF6和SF4(300~350℃),然后经碱洗进一步除去杂质,净化后的SF6气体经硅胶及分子筛干燥器干燥后,制得六氟化硫产品。
将硫、二氯化硫、一氯化硫、二硫化碳或硫化氢等加入到无水氟化氢中,以镍为阳极进行电解即可制得六氟化硫。或氟和硫直接反应制备六氟化硫。还可以金属氧化物为催化剂于300℃下用空气氧化四氟化硫,或者在500~2000℃使氟化硫热解。
2、以长约300mm直径25mm的镍管为反应器,将盛有硫粉的镍舟置于其中,反应管与一石英阱连接,石英阱以液态氧冷却。装置的末端与一装有新脱水的KF的铁制干燥管相连,以隔离空气中的湿气。硫在氟气流中燃烧,生成的产物凝聚在冷阱中。随后进行纯化,使产物气化并通过10%的KOH热溶液(不用NaOH)洗涤除去其中的杂质(HF,SF2,SF4,SOF2,S2F10)。然后用P4O10干燥产物气体,并在室温下通过活性炭除去S2F10。
3、使SO2在过量的F2中燃烧可生成SF6。反应温度约650℃,产物在冷阱中凝聚,其中除SF6外主要杂质是SO2F2。纯化时将其通过装有水和热的10%KOH溶液的洗涤瓶,最后用P4O10干燥。
4.元素氟和硫直接反应法。
直接电解法 将硫、二氯化硫、一氯化硫、二硫化碳或硫化氢等加入到无水氟化氢中,以镍为阳极进行电解即可制得六氟化硫。用硫化氢与无水氢氟酸电解时,以镍作极,铁作阴极,温度为-10~20℃,电压为7~20V。电解产物应除去杂质;催化氧化法 金属氧化物为催化剂,于300℃下,用空气氧化四氟化硫,该法缺点是收率过低。
热解法,在500~2000℃使SF4热解,但该法的转换率及收率皆低,采用微波放电分解SF4亦可。氟化钴法 将硫磺或其他硫化物在三氟化钴和二氯化钴存在下与过量氟作用以制备六氟化硫。二氧化硫与氟燃烧法。联产法 氯氟代甲烷和六氟化硫联产,氟化碳(COF2)与六氟化硫联产。
作用用途编辑
六氟化硫的化学性质
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