六フッ化硫黄

六フッ化硫黄（六弗化硫黄）


IUPAC名六フッ化硫黄フッ化硫黄（VI）
識別情報
CAS登録番号	2551-62-4
国連/北米番号	1080
RTECS番号	WS4900000
SMILES FS(F)(F)(F)(F)F
特性
化学式	SF₆
モル質量	146.06 g/mol
外観	無色気体
密度	6.164 g/L, 気体^[1] 1.329 g/ml, 液体（25 ℃）^[2] 2.510 g/cm³, 固体（-50.8 ℃）
沸点	-64 ℃, 209 K（昇華） 500 ℃, 773 K（分解）
水への溶解度	微溶
構造
配位構造	八面体形（O_h）
双極子モーメント	0
危険性
安全データシート(外部リンク)	External MSDS
主な危険性	高濃度で窒息の危険性
関連する物質
その他の陽イオン	六フッ化セレン六フッ化テルル
関連する硫黄フッ化物	二フッ化二硫黄二フッ化硫黄四フッ化硫黄十フッ化二硫黄
関連物質	フッ化スルフリル
特記なき場合、データは常温 (25 °C)・常圧 (100 kPa) におけるものである。

六フッ化硫黄（ろくフッかいおう、sulfur hexafluoride）は、化学式 SF₆ で表される硫黄の六フッ化物である。硫黄原子を中心にフッ素原子が正八面体構造をとる。

常温常圧下で化学的に安定な無毒、無臭、無色、不燃の気体で、大気中での寿命は3,200年である。1960年代から電気・電子分野で絶縁材などとして広く使用され、人工の温室効果ガスとされる。使用量はさほど多くないが、近年では新用途開発の進展に伴って需要が増加している。100年間の地球温暖化係数は二酸化炭素の22,800倍と大きく、かつ大気中の寿命が長いため、HFCs、PFCsと共に京都議定書で地球温暖化防止排出抑制対象ガスの1つに指定された。大気への放出はほぼ全て人為と考えられている。

特徴

融点は − 50.8 ± 0.2 °C、昇華点は − 63.8 °C である。分子は、1個の硫黄原子（S）と6個のフッ素原子（F）で構成される。無色無臭の気体。空気を1としたときの比重は 5.106^[1]。熱的、化学的に安定で、耐熱性、不燃性、非腐食性に優れ、また高い絶縁性能^[3]を有している。

用途

工業用

高い絶縁性能を有しているため、ガス変圧器、ガス遮断器、ガス絶縁開閉装置などの電力機器において絶縁体や消弧媒体として利用されている。他にはマグネシウム合金溶解炉の酸化防止用途や、半導体製品や液晶パネルのドライエッチング工程でも用いられている。特殊な例としてリチウムと組み合わせて魚雷用エンジンの燃料にも用いられている。

医療用

眼科領域の手術の際に用いられる。SF₆ を眼内に注入すると空気よりも長期間とどまる性質があるため、網膜剥離などの網膜硝子体疾患の手術（硝子体手術）の際にガスの浮力を利用して網膜を一定期間押し付ける目的で使用されることがある。

合成法と化学

分子を構成する元素の単体、すなわち S₈ と F₂ から合成することができる。他のフッ化硫黄類も副生するが、S₂F₁₀ は加熱による不均化、SF₄ は水酸化ナトリウム水溶液での洗浄による分解でそれぞれ除去される。

{\ce {S2F10 -> SF6\ + SF4}}

{\ce {SF4\ + 2 NaOH\ + H2O -> Na2SO3\ + 4 HF}}

またSF₄ を原料として SF₅Cl を合成することができる。構造は SF₆と類似するが、強い酸化剤であり、加水分解されて硫酸となる。

SF₆ の反応はあまり知られていない。溶融した金属ナトリウムとも反応しない。これは、硫黄中心が正八面型に配置するフッ素で覆われていることと、分子全体の極性がほとんど無いことに由来する。

特筆するものとしては、魚雷の推進機関において利用される金属リチウムとの反応がある^[4]。

{\ce {8Li\ + SF6 -> 6LiF\ + Li2S}}

反応によって生じた熱エネルギーと海水から水蒸気を生成させ、これを推進力としている。また反応生成物の体積は元の六フッ化硫黄とリチウムよりも小さくなることから、従来の魚雷のように生成物を機外に排出する必要が無く、魚雷の性能向上に寄与している^[5]。

その他

SF₆ を吸い込み声を出すと音域が低くなる。重い気体中では音速が下がるため、呼吸器における共鳴周波数が下がる。ただし、SF₆ 自体は無毒でも、O₂を含まない気体の吸入（正確には、肺内のO₂分圧が下がりすぎること）は、酸素欠乏による窒息死を招く。特に重い気体は肺底に留まりやすく、空気との比重差による排出が難しいため、より危険である。

2007年に気象庁気象研究所が海水中の六フッ化硫黄濃度を高精度かつ低検出限界で測定できる手法を開発した^[6]。

ジシランと激しく反応し、爆発する。

注釈・出典

^ ^a ^b Schumb, W. C.; Gamble, E. L. "The preparation of sulfur hexafluoride and some of its physical properties." J. Am. Chem. Soc. 1930, 52, 4302-4308.
^ Merck Index 14th ed., 8973.
^ 絶縁性能を評価する物理量の一つとしてパッシェンの法則における最小火花電圧があるが、空気の値が 355V であるのに対し六フッ化硫黄の場合は 459V という測定報告がある。（『SF₆ ガスの最小火花電圧』鳳誠三郎他、成蹊大学工学報告 No.18(1974)1367-1368頁）, NAID 110001048517
^ Hughes, T.G.; Smith, R.B. & Kiely, D.H. (1983). “Stored Chemical Energy Propulsion System for Underwater Applications”. Journal of Energy 7 (2): 128–133. doi:10.2514/3.62644.
^ 高水圧下では生成物の排出が困難であるため、推進性能や限界深度に制限があった
^ 気象研究所技術報告第51号大気および海水中の超微量六フッ化硫黄 (SF6) の測定手法の高度化と (SF6) 標準ガスの長期安定性の評価気象庁気象研究所

外部リンク

MSDS SF₆ (PDF) AGC株式会社
MSDS SF₆ (PDF) 高千穂化学工業株式会社
声が変わる実験 "MythBusters - Fun With Gas" Youtube 投稿映像

表話編歴硫黄の化合物
二元化合物	SBr₂ SBr₄ S₂Br₂ SCl₂ SCl₄ S₂Cl₂ SF₂ SF₄ SF₆ S₂F₂ S₂F₄ S₂F₁₀ SO SO₂ SO₃ S₂O
三元化合物	H₂SO₃ H₂SO₄ H₂SO₅ H₂S₂O₃ H₂S₂O₄ H₂S₂O₅ H₂S₂O₆ H₂S₂O₇ H₂S₂O₈ NSF NSF₃ SOBr₂ SOCl₂ SOF₂ SOF₄ SO₂Cl₂ SO₂F₂
四元・五元化合物	HSCN HSO₃Cl HSO₃F HSO₃NH₂ SO₂ClF SO₂(NH₂)₂
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