Como é obtido o hexafluoreto de enxofre

O hexafluoreto de enxofre já fez famosas aparições em diversos vídeos pela internet, em um deles a elevada densidade do gás faz com que este acumule no fundo do recipiente em que é gentilmente colocado, causando um efeito semelhante a um ´líquido invisível´;

em outro vídeo Adam Savage, apresentador do programa Mythbusters, mostra a influência do gás na voz. Na primeira parte do vídeo Adam inala hélio, ficando com voz de Pato Donald, e logo em seguida inala hexafluoreto de enxofre, tornando a voz forte e pesada.

Tal mudança na voz ocorre pela diferença de vibração das cordas vocais quando em presença destes dois tipos de gases.

Mas porque Andrea Sella poderia odiar um gás? Ele argumenta corretamente que o SF6 é um gás extremamente inerte, permanecendo estável mesmo em condições severas. E justamente por isso tem aplicação em situações nas quais algo inerte é desejado, como por exemplo na indústria de produção de magnésio, na qual serve como uma capa de proteção de contato do magnésio com o oxigênio do ar. E o ódio de Sella torna-se claro quando lembra que o SF6 é um gás-estufa extremamente potente, com um efeito 32.000 vezes maior do que o gás-estufa CO2, se considerado um intervalo de 500 anos de atuação; que certamente será ainda maior, já que o SF6, por ser inerte, tem uma expectativa de duração na atmosfera de mais de 3200 anos.

A indústria, já sabendo destes problemas, busca constantemente modos de substituir o uso do material por outras substâncias menos agressivas ao meio ambiente.

Talvez não só a voz ganhe um timbre de vilão com o gás, mas ele próprio mostra o seu lado traiçoeiro.

Podcast
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Para baixar o podcast, em inglês, acesse
http://www.rsc.org/images/CIIE_SF6_tcm18-197761.mp3

O hexafluoreto de enxofre é um composto químico de enxofre e flúor , a fórmula química SF 6. É um gás inerte, inodoro e incolor.

Síntese e propriedades químicas

SF 6pode ser preparado expondo enxofre S 8para o flúor F 2, Um processo descoberto por Henri Moissan e Paul Lebeau em 1901. Outros fluoretos de enxofre formaram-se durante a reação, mas eles desaparecem por aquecimento (que dismuta o decafluoreto de dissulfur S 2 F 10, muito tóxico) e tratamento do produto com hidróxido de sódio NaOH para remoção de tetrafluoreto de enxofre SF 4 remanescente.

SF 6é praticamente quimicamente inerte. Não reage com o sódio fundido, mas reage exotermicamente com o lítio .

Podemos preparar SF 5 Clde SF 4, mas é um oxidante forte que hidrolisa rapidamente em sulfato SO 4 2-.

Formulários

Aplicações médicas

O hexafluoreto de enxofre é o gás utilizado na fabricação das microbolhas Sonovue (laboratório Bracco). Essas microbolhas funcionam como um agente de contraste durante o ultrassom cardíaco e vascular.

Esse gás também é comumente usado em oftalmologia no tamponamento de descolamentos de retina e orifícios maculares.

Aplicações elétricas

Este gás é um excelente isolante elétrico . O hexafluoreto de enxofre atende aos critérios necessários para o isolamento elétrico: possui excelente rigidez elétrica , 2,5 vezes maior que a do ar, é altamente eletronegativo e possui boa capacidade de transferência de calor. Também é quimicamente estável: inerte , não inicia , não inflamável e não tóxico. O único perigo para a saúde é o risco de asfixia. A sua temperatura de decomposição é de 600  ° C . A gama de temperaturas de utilização de aparelhos eléctricos vai de -30  a  40  ° C .

Sua boa rigidez dielétrica vem do fato de que o SF 6 é muito eletronegativo: ele absorve elétrons que não podem ionizar o gás e não pode levar a uma descarga elétrica. O SF 6 também possui uma propriedade notável para a extinção de arcos elétricos: decompõe-se sob o efeito do arco e se recompõe com extrema rapidez, permitindo que o gás recupere sua rigidez dielétrica. Esta propriedade o torna particularmente adequado para fazer disjuntores CA de alta tensão . Suas capacidades de isolamento são regeneradas após um arco elétrico.

80% do SF 6 produzido no mundo é usado em disjuntores de alta tensão e em subestações fechadas em metal .

De forma mais geral, é usado em equipamentos de subestação elétrica .

Outros usos

SF 6 também é usado:

• como um detector de vazamento de gás (uso agora proibido na União Europeia , Diretiva de gás fluorado);
• na metalurgia para a produção de alumínio e magnésio;
• na fabricação de semicondutores (devido a sua inércia e sua densidade permitem que a pureza do meio seja mantida contra poeira e elementos oxidantes), bem como na corrosão iônica reativa do silício  ;
• em aceleradores de partículas, pelas mesmas razões que para aplicações elétricas;
• nas solas de alguns calçados esportivos até a década de 2000 (antes de serem substituídos pelo nitrogênio, devido ao seu caráter de gás de efeito estufa );
• em alguns truques de mágica: por causa de sua densidade muito alta (como o hélio pela razão oposta);
• em shows: inalada, torna a voz mais séria (por causa de sua alta densidade que modifica a velocidade de propagação das ondas sonoras no espaço vibratório das cordas vocais) ao contrário do hélio; no entanto, essa prática não é recomendada devido ao alto risco de sufocamento;
• o interesse pedagógico do SF 6é ter características físicas que permitam que o ponto crítico seja identificado "relativamente" facilmente. O T c é de fato igual a aproximadamente 45  ° C sob uma pressão de 37,6  bar . O experimento torna possível "percorrer" o ponto crítico , observando o fenômeno da opalescência crítica .

Perigo em caso de exposição a concentração alta e prolongada

Este gás não é tóxico. No entanto, é sufocante em altas concentrações (como outros gases inertes como hélio , argônio ou nitrogênio ). A ventilação da sala em que é usada normalmente é suficiente para reduzir o risco de asfixia.

Além disso, os produtos resultantes de sua decomposição, causados ​​pelos efeitos corona e arcos elétricos , neste caso S 2 O 2 F 10e HF , são muito tóxicos e muito corrosivos.

Primeiro teste de representação (mapeamento hiperespectral) de hexafluoreto de enxofre (industrial) e emissões de amônia .

Hexafluoreto de enxofre (SF 6) é um dos seis tipos de gases com efeito de estufa abrangidos pelo Protocolo de Quioto, bem como pela Diretiva 2003/87 / CE . Seu potencial de aquecimento global (GWP) é 22.800 vezes maior do que o CO 2, o que o torna potencialmente o gás de efeito estufa mais poderoso da Terra. Isso significa que cada quilograma de SF 6emitido para a atmosfera tem o mesmo impacto no efeito estufa global de longo prazo que 22.800  kg de CO 2. Além disso, sua vida útil na atmosfera chega a 3.200 anos, em comparação com cerca de 100 anos para o dióxido de carbono.

Sua contribuição para o efeito estufa global é, no entanto, inferior a 0,3%. Em 2002, o SF 6utilizado em equipamento elétrico foi responsável por 0,05% das emissões de gases com efeito de estufa na UE 15 . A indústria elétrica recicla em grande parte o hexafluoreto de enxofre usado: os dispositivos em fim de vida são esvaziados de seu gás, que após tratamento é usado para encher novos dispositivos. Suas emissões caíram drasticamente de 1990 a 2004 (-40% no Canadá e -34% na França). Em 2013, quase 580 mil toneladas de CO 2 equivalentede SF 6foram emitidos na França, por um total de pouco mais de 500 milhões de toneladas de CO 2 equivalente.

Alternativa para equipamentos elétricos

Uma mistura de SF 6 e dinitrogênio nas proporções 20% / 80% tem uma rigidez elétrica igual a aproximadamente 70% daquela do SF 6 sozinho. Portanto, representa uma solução para substituir o SF 6 puro. Por outro lado, ainda não foi encontrado um gás de substituição com as mesmas propriedades. A Schneider Electric desenvolveu uma tecnologia sem SF 6 , com quebra a vácuo e isolamento de ar, para chaves MV .

Bibliografia

• (de) Andreas Kuechler , Hochspannungstechnik, Grundlagen, Technologie, Anwendungen , Berlin, Springer,2005, 543  p. ( ISBN  3-540-21411-9 , leia online ). 
  
• (en) MS Naidu , Subestação Isolada a Gás , Nova Delhi, IK International,2008, 244  p. ( ISBN  978-81-906942-9-2 , leitura online ) , p.  1-19. 
  

Notas e referências

1. ↑ a e b hexafluoreto de enxofre , folha de segurança (s) de Programa Internacional de Segurança Química , consultado sobre 09 maio de 2009
2. ↑ massa molecular calculada de "  pesos atômicos dos elementos 2007  " em www.chem.qmul.ac.uk .
3. ↑ "  Propriedades de vários gases,  " em flexwareinc.com (acessado em 12 de abril de 2010 )
4. ↑ (em) David R. Lide, CRC Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC Press,2009, 90 th  ed. , 2804  p. , Capa dura ( ISBN  978-1-4200-9084-0 )
5. ↑ (em) David R. Lide, Handbook of Chemistry and Physics , Boca Raton, CRC,2008, 89 th  ed. , 2736  p. ( ISBN  978-1-4200-6679-1 ) , p.  10-205
6. ↑ "  Hexafluoreto de enxofre  " no banco de dados de produtos químicos Reptox da CSST (organização de Quebec responsável pela segurança e saúde ocupacional), acessado em 25 de abril de 2009
7. ↑ a e b Naidu 2008 , p.  1
8. ↑ Naidu 2008 , p.  3
9. ↑ a b c d e e Naidu 2008 , p.  6
10. ↑ Naidu 2008 , p.  19
11. ↑ a e b Naidu 2008 , p.  9
12. ↑ Artigo sobre o assunto em euractiv.com
13. ↑ O ar da Nike usou, veja por exemplo [1]
14. ↑ De acordo com encyclopedia.airliquide.com
15. ↑ Naidu 2008 , p.  2
16. ↑ (in) Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, Grupo de Trabalho 1, Mudanças Climáticas 2007, Capítulo 2 .
17. ↑ (in) "  4 th IPCC report 2007  " (acessado em 7 de fevereiro de 2014 ) , Capítulo TS.2.5.
18. ↑ (em) AA Lindley e A. McCulloch , "  Regulating to Reduce Emissions of fluorinated estufa gases  " , J. Fluor. Chem. , N o  126,2005, p.  1457–1462 ( leia online ).
19. ↑ Relatório de inventário nacional 1990–2004: Fontes e sumidouros de gases de efeito estufa no Canadá , Environment Canada , Greenhouse Gas Division,Abril de 2106, 514  p. ( ISSN  1910-7056 , apresentação online , ler online [PDF] ) , p.  204: TABELA A1-4: Classificação das principais categorias de acordo com a tendência de 2004, sem o setor LULUCF.
20. ↑ "  2020-sf6  " , na Citepa ,5 de junho de 2020(acessado em 11 de junho de 2021 ) .
21. ↑ Emissões totais de hexafluoreto de enxofre (SF6) na França de 2008 a 2013 statista.com, 26 de julho de 2016
22. ↑ Emissões totais de gases de efeito estufa (GEE) de todos os setores na França de 2005 a 2017 (em milhões de toneladas de CO2 equivalente) , statista.com, 17 de setembro de 2019.
23. ↑ Kuechler 2005 , p.  265
24. ↑ "  Tecnologia inovadora sem SF6 para futuras chaves MV  " , na Schneider Electric (acessado em 22 de maio de 2020 ) .

Veja também

Artigos relacionados

links externos