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Esafluoruro di zolfo

L’esafluoruro di zolfo SF₆ è un gas inodore, incolore, scarsamente solubile in acqua, non tossico non infiammabile, scarsamente reattivo. Tuttavia esso è uno dei più potenti gas serra incluso tra quelli inclusi nel protocollo di Kyoto.

Sintesi

La scoperta dell’esafluoruro di zolfo si deve al genio del chimico francese Ferdinand Frédéric Henri Moissan premio Nobel per la chimica nel 1906 che, unitamente al chimico francese Paul Marie Alfred Lebeau lo ottennero nel 1901 presso la Facoltà di Farmacia di Parigi a partire dagli elementi secondo la reazione endotermica:

S₈ + 24 F₂ → 8 SF₆

Nel corso della reazione si ottengono sottoprodotti quali SF₄, S₂F₂, SO₂F₂, S₂F₁₀ oltre ad aria, vapore acqueo e che devono essere eliminati per ottenere il prodotto puro.

L’esafluoruro di zolfo può essere ottenuto dalla reazione del trifluoruro di cobalto con il tetrafluoruro di zolfo in presenza di bromo secondo la reazione:

2 CoF₃ + SF₄ → 2 CoF₂ + SF₆

Proprietà

L’esafluoruro di zolfo è un gas stabile che non dà reazioni di decomposizione fino a 500°C. È uno dei gas più pesanti con una densità di 6.17 kg/m³ di circa cinque volte maggiore rispetto a quella dell’aria.

Lo zolfo ha configurazione elettronica [Ne] 3s², 3p⁴ e, come altri elementi del terzo periodo come silicio, fosforo e cloro, grazie alla presenza di orbitali d vuoti può dare una molecola ipervalente con violazione della regola dell’ottetto.

Nel caso dell’esafluoruro di zolfo quest’ultimo ha sei coppie di elettroni di legame e pertanto ha, secondo la teoria V.S.E.P.R., una geometria ottaedrica.

Essendo una molecola apolare è solubile in solventi organici apolari.

Reattività

L’esafluoruro di zolfo ha scarsa reattività e ciò è dovuto sia alla geometria molecolare che alla forza dei legami covalenti tra zolfo e fluoro.

Reagisce con l’acqua per dare anidride solforica e fluoruro di idrogeno stanti fattori termodinamici estremamente favorevoli:

SF_6(g) + 6 H₂O_(g) → SO_3(g)+ 6 HF_(g)

La reazione ha infatti una variazione di energia libera di Gibbs pari a – 301.2 kJ/mol

Usi

L’esafluoruro di zolfo trova il suo maggior utilizzo quale gas isolante utilizzato per prevenire o estinguere le scariche elettriche e trova applicazioni negli interruttori, trasformatori, quadri ad alta tensione e apparecchiature elettriche in genere.

Dagli anni ’70 dello scorso secolo l’esafluoruro di zolfo viene utilizzato nelle finestre a doppi vetri per migliorare l’isolamento acustico.

Dal 1978 è stato utilizzato dalla Nike come sistema di ammortizzazione in un cuscinetto d’aria posto sul tallone nelle scarpe Air Max ma, da quando il gas è stato incluso come uno dei gas serra più pericolosi lo ha eliminato usando una diversa tecnologia.

Viene utilizzato nell’industria dei semiconduttori quale etching gas per pulire le superfici mediante attacco chimico stante il suo elevato tenore di fluoro analogamente al trifluoruro di azoto.