Hexafluorure de soufre

Hexafluorure de soufre
Formule chimique et vue 3D
Identification
Nom IUPAC	Hexafluorure de soufre
No CAS	2551-62-4
No EINECS	219-854-2
Apparence	gaz comprimé liquefie, incolore, inodore1.
Propriétés chimiques
Formule brute	SF6
Masse molaire2	146,055 ± 0,005 g·mol−1 F 78,05 %, S 21,95 %,
Propriétés physiques
T° fusion	-51 °C1
T° ébullition	-63,8 °C (sublimation)
Solubilité	0,041 g·l-1 (eau)
Masse volumique	6,16 kg·m-3 (densité relative par rapport à l'air: 5,114)
Pression de vapeur saturante	21,5 bar (à 21 °C)
Point critique	37,6 bar, 45,55 °C3
Thermochimie
ΔvapH°	8,99 kJ·mol-1 (1 atm, 25 °C)4
Propriétés électroniques
1re énergie d'ionisation	15,32 ± 0,02 eV (gaz)5
Précautions
Transport
-    1080    [+]
SIMDUT6
A, [+]
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire.

L’hexafluorure de soufre est un composé chimique de soufre et de fluor, de formule chimique SF₆. C’est un gaz inerte, sans odeur, incolore.

Sommaire 1 Synthèse et propriétés chimiques 2 Applications 3 Danger en cas d’exposition à une concentration élevée et prolongée 4 Applications électriques 5 Aspects environnementaux 6 Bibliographie 7 Notes et références 8 Voir aussi 8.1 Liens externes 8.2 Articles connexes

Synthèse et propriétés chimiques

SF₆ peut être préparé en exposant du soufre S₈ à du fluor F₂, procédé découvert par Henri Moissan et Paul Lebeau en 1901. Il se forme également d'autres fluorures de soufre au cours de cette réaction, mais ils disparaissent par chauffage (qui dismute le décafluorure de disoufre S₂F₁₀, très toxique) et traitement du produit par l'hydroxyde de sodium NaOH pour éliminer le tétrafluorure de soufre SF₄ restant.
SF₆ est pratiquement inerte chimiquement. Il ne réagit pas avec le sodium fondu, mais réagit de façon exothermique avec le lithium.
On peut préparer le SF₅Cl à partir du SF₄, mais il s'agit d'un oxydant fort qui s'hydrolyse rapidement en sulfate SO₄^2-.

Applications

Le SF₆ est utilisé :

• comme gaz détecteur de fuites (usage maintenant interdit en Union européenne, Directive F-gas⁷)
• dans la métallurgie pour la production d’aluminium et de magnésium ;
• dans la fabrication de semi-conducteurs (en raison de son caractère inerte et de sa densité permettant de maintenir la pureté du milieu contre les poussières et éléments oxydants), ainsi que dans la gravure ionique réactive du silicium ;
• dans la construction électrique : postes électriques (Gas Insulated Substation) et appareillage électrique à haute tension pour sa forte rigidité diélectrique et sa bonne stabilité à l'arc électrique ;
• dans les accélérateurs de particules : pour les mêmes raisons ;
• dans des applications médicales : par exemple pour la désinfection des matériels respiratoires contre les microbes aérobies ;
• dans la semelle de certaines chaussures de sport jusqu’aux années 2000 (avant d’être remplacé par de l’azote, à cause de son caractère de gaz à effet de serre)⁸ ;
• dans certains tours de magie : à cause de sa très forte densité (de même que l’hélium pour la raison inverse) ;
• dans des spectacles : inspiré, il rend la voix plus grave (à cause de sa forte densité qui modifie la vitesse de propagation des ondes sonores dans l’espace vibratoire des cordes vocales) à l’inverse de l’hélium ; cette pratique est cependant déconseillée à cause des risques élevés de suffocation ;
• L'intérêt pédagogique du SF₆ est d'avoir des caractéristiques physiques permettant une mise en évidence du point critique « relativement » aisément. T_c vaut en effet environ 45 °C sous une pression de 37,6 bar⁹. L'expérience permet de faire « le tour » du point critique en observant le phénomène d'opalescence critique.

Danger en cas d’exposition à une concentration élevée et prolongée

Ce gaz est suffocant à haute concentration. Il n'est pas toxique. La ventilation du local dans lequel il est employé suffit normalement à réduire les risques de suffocation.

Applications électriques

Ce gaz est un excellent isolant électrique. Sa rigidité diélectrique est 2,5 fois supérieure à celle de l’air. Cette bonne tenue électrique, alliée à sa très bonne stabilité lorsqu’il est traversé par un arc électrique (ionisation très faible), en fait un matériau de choix pour l’isolement des disjoncteurs haute tension¹⁰. Plus généralement, il est utilisé dans les matériels des postes électriques. La particularité de l’industrie électrique est de recycler en grande partie l’hexafluorure de soufre utilisé : les appareils en fin de vie sont vidés de leur gaz, et ce gaz après traitement est utilisé pour remplir de nouveaux appareils.
En 2002, dans l’Europe des 15, le SF₆ utilisé dans l’appareillage électrique n’a représenté que 0,05 % des émissions de gaz à effet de serre. Entre 1995 et 2005, les émissions de SF₆ de l’industrie électrique ont diminué de 40 %¹¹.

Aspects environnementaux

Le SF₆ est l'un des 6 types de gaz à effet de serre visés par le Protocole de Kyoto ainsi que dans la directive 2003/87/CE. Son potentiel de réchauffement global (PRG) est 22 800¹² fois supérieur à celui du CO₂, ce qui en fait potentiellement le plus puissant gaz à effet de serre sur Terre. Cela signifie que chaque kilogramme de SF₆ émis dans l’atmosphère a le même impact sur l’effet de serre global à long terme que 22 800 kilogrammes de CO₂. Sa contribution à l’effet de serre global est cependant inférieure à 0,3 % en raison de sa faible concentration par rapport au CO₂¹³. Enfin, une diminution des émissions de SF₆ a été observée de 1990 à 2004 (-40 % au Canada et -34 % en France)^14,15, mais il faut néanmoins tenir compte du fait que sa durée de vie dans l'atmosphère est élevée : 3 200 ans¹⁶.