Esafluoruro di zolfo

L'esafluoruro di zolfo è un composto chimico binario dello zolfo esavalente con il fluoro, avente formula molecolare SF₆. È un gas trasparente, privo di odore, non-tossico e non-infiammabile. In condizioni standard ha densità 6,164 g/L (è circa 5,1 volte più denso dell'aria). La molecola SF₆ ha una geometria ottaedrica, consistente in sei atomi di fluoro legati ad un atomo centrale di zolfo. È una molecola ipervalente. È poco solubile in acqua ma solubile in solventi organici apolari. È generalmente trasportato in forma liquefatta.

Esafluoruro di zolfo
Struttura
Modello a sfere e bastoncini
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare	SF6
Massa molecolare (u)	146,06 g/mol
Aspetto	gas incolore e inodore
Numero CAS	2551-62-4
Numero EINECS	219-854-2
PubChem	17358
DrugBank	DBDB11104
SMILES	FS(F)(F)(F)(F)F
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.)	1,329
Densità (kg·m−3, in c.s.)	6,164 g/L ad 1 bar (~5,1 volte più denso dell'aria)
Solubilità in acqua	Bassa
Temperatura di fusione	−64 °C (209 K) (sublima); decompone a 773 K (500 °C)
Temperatura di ebollizione	Sublima a condizioni normali
Indicazioni di sicurezza
Simboli di rischio chimico
attenzione
Frasi H	280
Consigli P	410+403 [1]

Sintesi e reazioni

SF₆ può essere preparato a partire dagli elementi, tramite esposizione di S₈ (solido) a F₂ (gas).

${\displaystyle {\ce {24 F2 + S8 -> 8 SF6}}}$

Questo è il metodo scoperto e usato da Henri Moissan e Paul Lebeau nel 1901. Durante la sintesi si formano altri fluoruri (S₂F₁₀ ; SF₄) i quali vengono eliminati tramite calore e lavando il prodotto con NaOH.

Alternativamente è possibile preparare l'esafluoruro di zolfo a partire da SF₄ e CoF₃ a bassa temperatura (circa 100 °C) in presenza di Bromo^[2].

${\displaystyle {\ce {2 CoF3 + SF4 -> SF6 + 2CoF2}}}$

Il vantaggio di questa via sintetica è la maggiore purezza del prodotto.

Applicazioni

SF₆ è un gas inerte e non è praticamente usato in reazioni di sintesi di altri prodotti.

• come gas tracciante in esperimenti per controllare ventilazione, perdite o infiltrazioni in edifici; è usato anche in idrogeologia;
• nella metallurgia per la produzione di alluminio e magnesio;
• nella fabbricazione di semiconduttori grazie al suo carattere inerte ed all'elevata densità (l'aria e gli inquinanti, più leggeri, vengono così allontanati);
• è usato negli acceleratori di particelle (bassa tendenza a ionizzarsi);
• è utilizzato come mezzo spegni arco elettrico negli interruttori MT e AT vista la sua elevata rigidità dielettrica (89 kV/cm) che aumenta con la pressione^[3];
• viene utilizzato come dielettrico in cabine e stazioni, elettriche, blindate^[4];
• in ambito medico per la disinfezione di presidi respiratori contro i microbi aerobi, come mezzo di contrasto in ecografia (sotto forma di microbolle iniettabili), e come tamponante intraoculare;
• nella fabbricazione di innovative celle fotovoltaiche denominate black silicon;
• in edilizia, all'interno delle vetrate isolanti (vetrocamera), per migliorare le prestazioni di isolamento acustico delle stesse.
• nell’ambito della propulsione dei siluri, è utilizzato nel moderno sistema propulsivo SCEPS (Stored Chemical Energy Propulsion System). In detto sistema, funzionante tramite ciclo Rankine, si fa avvenire all’interno di una caldaia la fusione di una massa di litio allo stato solido. Nel litio fuso si inietta successivamente una certa quantità di esafluoruro di zolfo che dà origine a una forte reazione esotermica controllata che permette all’acqua presente nelle serpentine della caldaia di evaporare e alimentare una piccola turbina. Quest’ultima aziona le classiche eliche controrotanti del sistema propulsivo del siluro, permettendo allo stesso di avanzare.

Data la sua elevata densità l'esafluoruro di zolfo è usato come trucco magico per simulare la presenza di "acqua invisibile" sulla quale far galleggiare oggetti leggeri (ad esempio una barchetta di alluminio).

L'esafluoruro di zolfo altera la voce: inalandone una piccola quantità si ottiene un tono più profondo, effetto opposto a quello che si ottiene inalando elio che, essendo meno denso dell'aria, provoca un innalzamento del tono.

Aspetti ambientali

SF₆ è un gas serra, cioè uno dei gas che contribuiscono all'aumento dell'effetto serra, e risulta 24000 volte più pericoloso per l'ambiente dell'anidride carbonica.^[5] Per questa ragione in Europa sono previste forti limitazioni al suo impiego^[6][7].