גופרית שש-פלואורידית

גופרית שש-פלואורידית

כתיב כימי	F₆S
מספר CAS	2551-62-4

גופרית שש־פלואורידית (SF₆) הוא גז לא אורגני, חסר צבע וריח, בלתי דליק, בעל תכונות חממה ומבודד חשמלי חזק ביותר. הגז אינו מופיע באופן טבעי אלא מופק כולו בתהליכים כימיים. למולקולת הגז גאומטריה מולקולרית מתומנת המורכבת משישה אטומי פלואור המחוברים לאטום גופרית בודד במרכז. הגז אינו מסיס במים. צפיפות הגז בגובה פני הים 6.12 גרם לליטר – כמעט פי 6 מצפיפות האוויר.

תכונות

גופרית שש פלואורידית כבדה מאוד מהאוויר, ולכן במידה והגז מצטבר הוא נאגר ברובו במקומות נמוכים: דליפה של הגז בתוך מבנה תוביל להצטברותו במרתף (אם קיים) או בקומה התחתונה. הגז הוא חסר צבע וריח, ולכן הימצאות בסביבה בה הצטבר הגז משמעותה חוסר בחמצן ומובילה לחנק. אי לכך, במבנים בהם קיימות מערכות המכילות את הגז ננקטים אמצעי בטיחות למניעת דליפה ולהצטברותו.

מתח הפריצה של הגז הוא 8 קילו-וולט למילימטר, פי 2 מזה של אוויר.

גופרית שש-פלואורידית היא גז החממה היעיל ביותר הידוע לאדם. זמן ההתכלות שלו מעל 1,000 שנה.

הגז כמעט שאינו מגיב כימית, בשל הפרעה סטרית של אטום הגופרית.

יישומים

בכל שנה מיוצרים מעל 10,000 טון SF₆, מהם כ־8,000 טון משמשים לבידוד חשמלי בתעשיית החשמל. שימושים תעשייתיים נוספים הם כגז אינרטי ביציקות מגנזיום, כמילוי לחלונות זכוכית כפולה, ולליטוש בפלזמה של פרוסות סיליקון.

תווך דיאלקטרי

הגז משמש בתעשיית החשמל כתווך דיאלקטרי גזי עבור מפסקי זרם במתח גבוה, מיתוג ומכשירים חשמליים אחרים. SF₆ בלחץ 5–6 בר משמש כמבודד במסדרים חשמליים מבודדי גז (GIS) ומאפשר הקטנה משמעותית של גודל הציוד, עקב ההתנגדות הגבוהה יחסית לזו של מבודדים אחרים (אוויר, חנקן, שמן). ציוד חשמלי מבודד גז עמיד יותר להשפעות זיהום ואקלים, וכן אמין יותר בפעולה ארוכת הטווח בשל סביבת ההפעלה המבוקרת שלו. חשיפה לקשת חשמלית אמנם מפרקת את מולקולות ה־SF₆, אך רוב מוצרי הפירוק נוטים ליצור מחדש במהירות את ה־SF₆ בתהליך של "ריפוי עצמי". יחד עם זאת, תוצר לוואי של התגובה בעת קשת חשמלית הוא S₂F₁₀, גז רעיל מאוד, עם רעילות דומה לפוסגן.

בגז נעשה שימוש גם לבידוד באספקת מתח גבוה של מאיצי החלקיקים, כגון במחולל ואן־דה־גראף ופלטרון, וכן במיקרוסקופ אלקטרונים במתח גבוה.

שימוש רפואי

SF₆ משמש כטמפונדה או למילוי בתוך העין לאחר ניתוח של תיקון היפרדות רשתית או מחלות אחרות של העין. בניתוח כריתת הג'ל , ניתוח שבו כורתים ושואבים החוצה את הג'ל הטבעי של העין, משמש גז ה־SF₆ כחומר מילוי המוזרק לתוך חלל העין כדי לתת לעין להתרפא ובכדי לשמור על המבנה הטבעי של העין. הגז נספג ומסולק לאחר כמספר שבועות ובמקום הגז מייצר הגוף נוזל משלו.

SF₆ משמש גם כחומר ניגוד לאולטרה סאונד לצורך הדמיה של כלי דם. מיקרו־בועיות של הגז בתוך נוזל מוזרקות לדם ובכך מבליטות את כלי הדם לאולטרה סאונד. טכניקה זו משמשת בעיקר לזיהוי כלי דם בגידולים.

סינתוז

ניתן להכין SF₆ על ידי חשיפה של S₈ ל־F₂. זוהי גם השיטה בה נקטו מגלי הגז, אנרי מואסאן ופול לבו, ב־1901. בשיטה זו נוצרות גם מולקולות גופרית־פלואור מסוגים אחרים, אך אלו מורחקות על ידי חימום התערובת עד לדיספרופורציונציה של S₂F₁₀, ושטיפת התוצרים עם נתרן הידרוקסידי להרחקת מולקולות SF₄ . דרך נוספת להפקת הגז עושה שימוש בברום. בדרך זו ניתן להפיק SF₆ ממולקולות SF₄ ו־CoF₃ בטמפרטורות נמוכות (כ־100°C) בתהליך:

(2CoF₃ + SF₄ + (Br₂) → SF₆ + 2CoF₂ + (Br₂

אסדרה

בשל היותו גז החממה היעיל ביותר והאפשרות לדליפה מציוד בשנת 2024 הוציא האיחוד האירופי הנחיה לצמצם את השימוש בו ואסר לחלוטין על המשך השימוש בגז בתהליכי יציקת מגנזיום.

קישורים חיצוניים

• Constantine T. Dervos & Panayota Vassiliou, Sulfur Hexafluoride (SF6): Global Environmental Effects and Toxic Byproduct Formation, Journal of the Air & Waste Management Association, 2000, Published online Dec 27, 2011