Pin
Send
Share
Send


Гелий (химиялық белгі Ол, атом нөмірі 2) - бұл Жер атмосферасының болмашы құрамдас бөлігі, бірақ ол әлемдегі екінші ең мол элемент және барлық белгілі элементтердің екінші ең жеңіл бөлігі. Бұл түссіз, иіссіз, дәмсіз, уытты емес және инертті газ, мерзімді кестеде асыл газ серияларын басқарады. Оның қайнау және балқу температурасы элементтер арасында ең төмен, сондықтан оны сұйық және қатты күйге айналдыру үшін төтенше жағдайлар қажет. Сондай-ақ қарапайым температура мен қысым кезінде тұрақсыз болатын аздаған гелий қосылыстарын жасау үшін ерекше жағдайлар қажет.

Қазіргі әлемде жұлдыздарда сутегінің ядролық синтезі нәтижесінде барлық жаңа гелий жасалады. Жерде ол әлдеқайда ауыр элементтердің радиоактивті ыдырауы нәтижесінде пайда болады. Құрылғаннан кейін оның бір бөлігі табиғи газға түсіп, көлемі бойынша 7 пайызға дейін шоғырланған.

Гелийдің әуе шарлары мен дирижабльдерді көтеру үшін пайдаланылатыны жалпыға мәлім. Сонымен қатар, ол теңіздегі терең тыныс алу жүйелерінің құрамдас бөлігі ретінде, өткізгіш магниттер үшін салқындатқыш ретінде және доғалық дәнекерлеу және кремнийдің өсуі сияқты көптеген өндірістік процестерде қорғаныс газы ретінде қолданылады. Зерттеушілер гелийді өте төмен температурада материалды зерттеу үшін пайдаланады криогеникажәне радиоактивті тау жыныстары мен минералдардың гелиймен Газдың аз мөлшерін деммен жұту адамның тонының сапасы мен дауысын уақытша өзгертеді. Алайда шамадан тыс жасалған жағдайда қауіпті болуы мүмкін.

Табиғатта молшылық

Гелий - белгілі ғаламдағы сутегіден кейінгі екінші элемент, ол ғаламның элементарлық массасының 23 пайызын құрайды. Ол жұлдыздарда шоғырланған, мұнда екі ядролық синтез реакцияларының жиынтығы түзіледі: біреуі «протон-протонды тізбекті реакциямен», ал екіншісі «көміртегі-азот-оттегі циклі» бар. Әлемнің ерте дамуының Үлкен жарылыс моделіне сәйкес, гелийдің басым көпшілігі Үлкен жарылудан кейін бір-үш минут өткен соң, белгілі болған кезеңде пайда болды. Үлкен жарылыс нуклеосинтезі. Осы теорияның негізінде гелийдің көптігі космологиялық модельдердің сынағы ретінде қызмет етеді.

Жер атмосферасында гелийдің шоғырлануы миллионға тек 5,2 бөлікті құрайды, бұл көбінесе Жер атмосферасындағы гелий ғарышқа өзінің инерттілігі мен массасының аздығынан ғарышқа кететіндіктен. Жер гетеросферасында (атмосфераның жоғарғы бөлігі) гелий және басқа да жеңіл газдар өте көп элементтер болып табылады.

Жердегі гелийдің барлығы дерлік радиоактивті ыдыраудың нәтижесі. Ыдырау өнімі уран мен торийдің минералдарында кездеседі, соның ішінде клеевиттер, питчблендер, карнотит, моназит және берилл. Бұл минералдар гелий ядроларынан (He) тұратын альфа бөлшектерін шығарады2+) электрондарды оңай қосатын болады. Осылайша, жер қыртысының әр шақырымына жылына шамамен 3,4 литр гелий түзіледі.

Жер қыртысында гелийдің концентрациясы миллиардқа 8 бөліктен тұрады; теңіз суында бұл триллионға тек 4 бөліктен тұрады. Минералды бұлақтарда, жанартау газында және метеоритте аз мөлшерде болады. Біздің ғаламшарымыздағы гелийдің ең көп шоғырлануы табиғи газда, ол көптеген коммерциялық гелийден алынады.

Ғылыми жаңалықтар

Француз астрономы Пьер Янссен (1824-1907) Күнде бұрын белгісіз элементтің (гелий) белгілерін алғаш тапқан.

1868 жылы 18 тамызда Үндістанның Гунтур қаласында болған жалпы тұтылу кезінде француз астрономы Пьер Янссен Күн хромосферасының спектрінде 587,49 нанометр (нм) толқын ұзындығы бар ашық сары сызықты байқады. Бұл сызық Күннің бұрын белгісіз элемент болғандығын көрсететін алғашқы дәлелдер болды, бірақ Джанссенді мазақ етті, өйткені Жерде табылғанға дейін аспан денесінде ешқандай элемент табылмаған. Сол жылдың 20 қазанында ағылшын астрономы Норман Локер күн спектрінде бірдей ұзындықтағы сары сызықты байқады. Ол оны D деп атады3 сызық (Fraunhofer сызығы), өйткені ол белгілі D-ге жақын болған1 және D2 натрий сызықтары. Оның пікірінше, бұл Жердегі белгісіз Күннің элементі болған. Ол және ағылшын химигі Эдвард Франкланд элементті күн деген грек сөзімен атады, (гелиос).

1895 жылы 26 наурызда британдық химик Уильям Рамсай жердегі гелийді оқшаулап, минералды клеевитті минералды қышқылдармен емдеді. Рамсай аргонды іздеді, бірақ күкірт қышқылымен бөлінетін газдан азот пен оттегін бөліп алғаннан кейін ол D-ге сәйкес келетін ашық-сары сызықты байқады.3 Күн спектрінде байқалатын сызық ... Бұл үлгілерді гелий ретінде Локкер және британдық физик Уильям Крукс анықтаған. Сол жылы химиктер Пер Теодор Клев пен Абрахам Ланглет Швецияның Уппсала қаласында гелийді клеевиттен өздігінен бөліп алды. Олар оның атомдық салмағын дәл анықтау үшін жеткілікті мөлшерде газ жинады.1

1907 жылы Эрнест Резерфорд және Томас Ройдс альфа бөлшегі (радиоактивті материалдар шығаратын) гелий ядросы екенін көрсетті. 1908 жылы голланд физигі Хейк Камерлинг Оннс газды Келвинден (K) 1-ге дейін салқындату арқылы бірінші болып гелийді сұйылтты. Ол температураны одан әрі төмендету арқылы оны қатайтуға тырысты, бірақ ол сәтсіз болды, өйткені қатты, сұйық және газ фазалары бір-бірімен тепе-теңдікте болатын гелийде «үш нүктелі» температура болмайды. Оның шәкірті Виллем Хендрик Кисом 1926 жылы гелийді 25 атмосфера қысымына ұшыратып, оны алғаш рет қатырды.

1938 жылы орыс физигі Петр Леонидович Капица гелий-4 абсолютті нөлге жақын температурада тұтқырлықтың жоқтығын анықтады, бұл құбылыс қазір артық сұйықтық деп аталады. 1972 жылы дәл осындай құбылыс гелий-3, американдық физиктер Дуглас Д.Ошероф, Дэвид М. Ли және Роберт С. Ричардсонмен байқалды.

Белгілі сипаттамалары

Газ және плазма фазалары

Периодтық кестеде гелий 18-топтағы асыл газдар сериясының (бұрынғы 8А тобы) басында тұр, және ол 1-ші периодта, сутегімен бірге орналастырылған. Сутектен айырмашылығы, гелий өте инертті және асыл газдардың ең аз реактивті мүшесі болып табылады. Нәтижесінде, бұл барлық жағдайда монатомиялық (Ол бір атомнан тұрады).

Гелийдің қайнау және балқу температурасы элементтер арасында ең төмен болып табылады. Осы себепті, гелий газ түрінде болады, тек төтенше жағдайлардан басқа. Газ тәріздес гелий түссіз, иіссіз, дәмсіз және уытты емес. Ол кез-келген белгілі газға қарағанда аз суда ериді, ал оның қатты заттар арқылы таралу жылдамдығы ауадан үш есе, ал сутегіден 65 пайызға жуық. Гелийдің сыну көрсеткіші (гелийдегі жарық жылдамдығының вакуумдағыға қатынасы) басқа газдарға қарағанда бірлікке жақын.

Гелийдің жылу өткізгіштік қабілеті (жылу өткізгіштік қабілеті) сутегіден басқа кез-келген газға қарағанда үлкен, және оның ерекше жылу мөлшері (гелийдің 1 кг температурасын 1 К көтеруге қажет энергия мөлшері) өте жоғары. Қалыпты температурада, гелий еркін кеңеюге рұқсат етілген кезде қызады; бірақ шамамен 40 К (Кельвин) төмен, ол кеңею кезінде салқындатылады. Осы температурадан төмен салқындағаннан кейін, гелийді кеңейту салқындату арқылы сұйылтуға болады.

Гелий - ионданбаған электр оқшаулағышы. Басқа асыл газдардағыдай, кернеу оның иондану потенциалынан төмен болғанда (яғни электронның He атомын алу үшін қажет энергиядан төмен болғанда) электр разрядында иондауға мүмкіндік береді.

Гелий барлық қалыпты жағдайларда химиялық әсер етпейді. Гелийдің аз мөлшерде қосылыстарын жасау үшін ерекше жағдайлар қажет, олар стандартты температурада және қысымда тұрақсыз (0 ° C және 100 килопаскалдық қысым).

Мысалы, гелий вольфраммен, йодпен, фтормен, күкіртпен, фосформен электр жарқылынан зардап шеккен кезде, электронды бомбалау арқылы немесе басқаша плазмамен тұрақсыз қосылыстар түзуі мүмкін. HeNe, HgHe10, WHE2, және молекулалық иондар Ол2+, Ол2++, HeH+, және HeD+ осылайша құрылды. Бұл әдіс сонымен қатар He бейтарап молекулаларын алуға мүмкіндік берді2 және HgHe.

Ғалам бойынша гелий негізінен плазмалық күйде болады, оның қасиеттері молекулалық гелийден мүлдем өзгеше. Плазма ретінде гелийдің электрондары мен протондары бір-бірімен байланыспайды, нәтижесінде газ тек жартылай иондалған кезде де өте жоғары электр өткізгіштікке әкеледі. Зарядталған бөлшектерге магниттік және электрлік өрістер қатты әсер етеді. Мысалы, күн желінде иондалған сутегімен бірге олар аврора құбылысын тудыратын Жер магнитосферасымен әрекеттеседі («Солтүстік шамдар»).

Қатты және сұйық фазалар

Кез келген басқа элементтен айырмашылығы, гелий қатай алмайды және қалыпты қысым кезінде абсолютті нөлге (0 К) дейін сұйық болып қалады. Қатты гелийдің температурасы 1-1,5 К (шамамен 2272 ° C немесе −457 ° F) және шамамен 26 атмосфералық қысым (2,6 МПа) талап етеді. Сұйық гелийден қатты денені ажырату көбінесе қиын, өйткені екі фазада бірдей сыну көрсеткіші бірдей. Қатты пішін түссіз және дерлік көрінбейді; ол өткір балқу температурасы бар кристалды құрылымға ие; және ол сығымданады - суға қарағанда 50 есе қысымды.

Гелий-4 (гелийдің ең көп кездесетін изотопы) температураға байланысты екі түрлі сұйық күйге ие: гелий I және гелий II. Бұл екі күйдің әрекеті кванттық механиканы зерттейтін зерттеушілер үшін (әсіресе артық су құбылысы) және 0 К-ге жақын температурада заттың басқа өткізгіштігі мен басқа қасиеттерін зерттейтіндер үшін маңызды.

Гелий I күйі

Оның қайнау температурасы 4,21 К және 2,1768 К жоғары (гелий үшін «ламбда нүктесі» деп аталады) гелий-4 изотопы қалыпты, түссіз сұйық күйде болады, деп аталады. гелий I. Басқа криогендік сұйықтықтар сияқты, мен оған гелий қосылған кезде, мен гелий қайнатамын. Сондай-ақ, ол температурасы ламбда нүктесіне жеткенше төмендеген кезде, қайнатуды тоқтатып, кенеттен кеңейген кезде шартталады. Кеңейту жылдамдығы ламбда нүктесінен шамамен 1 К жеткенге дейін төмендейді; бұл кезде кеңейту толығымен тоқтайды және мен гелий қайтадан басталады.

Гелий I 1,026 газ тәрізді сыну көрсеткішіне ие, бұл оның бетін қатты сезінеді, бұл Styrofoam қалқымалары көбінесе бетінің қай жерде екенін көрсету үшін қолданылады. Бұл түссіз сұйықтық өте төмен тұтқырлыққа және судың тығыздығының сегізден біріне ие, бұл классикалық физикадан күткен шаманың төрттен бірі. Бұл қасиетті түсіндіру үшін кванттық механика қажет. Осы себепті сұйық гелийдің екі түрі де аталады кванттық сұйықтықтардегенді білдіреді, олар атомдық қасиеттерін макроскопиялық масштабта көрсетеді.

Гелий II күйі

Ламбда нүктесінің астында сұйық гелий өте ерекше сипаттамаларды бере бастайды гелий II. Гелий II қайнатуға болмайды, өйткені ол жоғары жылу өткізгіштікке ие (жылу өткізгіштік қабілеті жоғары). Оның орнына, бұл сұйықтық қызған кезде ол түзіліп, газ түзеді.

Гелий II өз деңгейін табу үшін беттерді бойымен «сығып» алады - біраз уақыттан кейін екі контейнердегі деңгей теңестіріледі. Роллин пленкасы үлкен контейнердің ішкі бөлігін де қамтиды; егер герметикаланбаған болса, II гелий ағып кетеді.

Гелий II - бұл артық сұйықтық, біртүрлі қасиеттері бар заттың кванттық-механикалық күйі. Мысалы, егер ол тіпті 10 капиллярдан ағып кетсе-7 10-ға дейін-8 ені, ол өлшенетін тұтқырлық жоқ. Алайда, екі қозғалмалы дискінің арасында өлшеу жүргізілгенде, газ тәріздес гелиймен салыстырылатын тұтқырлық байқалды.

Гелий II сонымен қатар «сойылатын» әсер етеді. Жер беті гелий II деңгейінен асып кетсе, гелий II ауырлық күшіне қарсы көрінетін беткей бойымен қозғалады. Гелий II буланған жылы аймаққа жеткенше, тараптар бойымен сығылып жабылмайтын кемеден құтылады. Ол беттік материалға қарамастан қалыңдығы 30 нм болатын пленкада қозғалады. Бұл фильм осы қасиетті алғаш сипаттаған Б. В. Роллин атындағы «Ролиндік фильм» деп аталады. Осындай жүріс-тұрыс және гелий II-нің ұсақ тесіктер арқылы тез ағып кету қабілеті нәтижесінде сұйық гелиймен шектелу өте қиын. Егер контейнер мұқият салынбаса, II гелий жылынған жерге дейін буланғанға дейін беттік және клапандар арқылы жылжиды.

Ішінде фонтан әсері, гелий II-нің резервуарына стерильденген диск арқылы қосылатын камера салынды, ол арқылы артық сұйық гелий ағып кетеді, бірақ ол сұйық емес гелий өте алмайды. Егер контейнердің ішкі жағы қыздырылса, артық сұйық гелий сұйық емес гелийге ауысады. Сұйық гелий сұйықтықтың ағып кетуіне және қысымның жоғарылауына әкеліп соғады, бұл сұйықтықтың контейнерден шығуына себеп болады.

Гелий II-нің жылу өткізгіштігі кез-келген белгілі затқа қарағанда, I гелийден миллион есе және мысқа қарағанда бірнеше жүз есе көп. Себебі жылу өткізгіштік ерекше кванттық-механикалық механизммен жүреді. Жылу енгізілгенде ол II гелий арқылы толқындар түрінде, секундына 20 метр жылдамдықпен 1,8 К жылдамдықпен қозғалады. екінші дыбыс.

Гелий-3 изотопы да артық сұйықтық фазасына ие, бірақ тек әлдеқайда төмен температурада. Нәтижесінде гелий-3-тің осындай қасиеттері туралы аз мәлімет бар.

Изотоптар

Гелийдің сегіз белгілі изотоптары бар болғанымен, тек гелий-3 және гелий-4 тұрақты. Гелий-3 ядросында екі протон және бір нейтрон, ал гелий-4-те екі протон және екі нейтрон болады.

Жер атмосферасында әр миллион He-4 үшін бір He-3 атомы бар. Гелий, бірақ ерекше, оның изотоптық көптігі оның шығу тегіне байланысты әр түрлі болады. Жұлдызаралық ортада He-3 үлесі шамамен жүз есе жоғары. Жер қыртысының жыныстарында изотоптардың қатынасы 10 факторға дейін өзгереді; бұл геологияда осындай тау жыныстарының пайда болуын зерттеу үшін қолданылады.

Ең көп кездесетін изотоп, гелий-4, жер бетінде ауыр радиоактивті элементтердің альфа ыдырауы нәтижесінде пайда болады; пайда болатын альфа бөлшектер гелий-4 ионданған ядролардан тұрады. Екі протоннан және екі нейтроннан тұратын гелий-4 ядросы өте тұрақты. Ол Үлкен жарылыстың нуклеосинтезі кезінде өте жоғары мөлшерде қалыптасты (жоғарыда айтылған).

0,8 К-ден төмен сұйық гелий-3 және гелий-4 тең қоспалары (кванттық статистика тұрғысынан алғанда) ұқсамайтындығына байланысты екі өзгермейтін фазаға (араласпайтын екі фаза) бөлінеді. Сұйылту тоңазытқыштары бірнеше милликелвин температурасына жету үшін осы екі изотоптардың ажыратылмайтындығын пайдаланады.

Жерде гелий-3-нің тек мөлшері бар, олар негізінен Жер пайда болғаннан бері кездеседі, бірақ кейбіреулері ғарыштық шаңға түсіп Жерге түседі. Тритийдің бета ыдырауы нәтижесінде микроэлементтер пайда болады. Алайда жұлдыздарда гелий-3 көп, ядролық синтездің өнімі ретінде. Ай және астероид реголит (қатты жынысты жабатын борпылдақ материал) сияқты экстрапланетарлық материалда күн желімен бомбаланудан гелий-3 ізі бар.

Гелийдің екі тұрақты изотоптарының түзілу процестері әртүрлі изотоптардың көптігін тудырады. Бұл әртүрлі изотоптардың көптігі тау жыныстарының пайда болуын және жердің мантиясының құрамын зерттеу үшін қолданыла алады.

Басқа заттарға тез ыдырайтын экзотикалық гелий изотоптарын шығаруға болады. Қысқа өмір сүретін изотоп гелий-5, жартылай шығарылу кезеңі 7,6 × 10 құрайды−22 екінші. Гелий-6 бета бөлшектерін шығару арқылы ыдырайды және жартылай шығарылу кезеңі 0,8 секундты құрайды. Гелий-7 бета бөлшектерін де, гамма-сәулені де шығарады. Гелий-7 және гелий-8 - бұл белгілі бір ядролық реакциялар кезінде пайда болатын «гиперфрагменттер».

Тарихи өндіріс және пайдалану

Канзас штатының Декстер қаласында 1903 жылы бұрғылау операциясынан кейін жанбайтын газ гейзерін шығарды, Канзас штатының геологы Эразмус Хаворт қашып шыққан газдың үлгілерін жинап, оларды Лоуренстегі Канзас университетіне алып кетті. Онда химиктер Гамильтон Кэди мен Дэвид МакФарландтың көмегімен газ құрамындағы газдың 72 пайызы азот, 15 пайызы метан (газды жанғыш күйге келтіру үшін жеткіліксіз), 1 пайыз сутегі және 12 пайыз анықталмайтын газ бар екенін анықтады. .2 Кэйди мен Макфарланд қосымша талдаумен газдың 1,84 пайызы гелий екенін анықтады.3 Сирек элемент бола тұра, гелий Американың Ұлы жазықтарында табиғи газдан алуға болатын үлкен мөлшерде болды.

Бұл Америка Құрама Штаттарына әлемдегі гелий жеткізуші болу мүмкіндігіне ие болды. Сэр Ричард Трелфаллдың ұсынысы бойынша, АҚШ әскери-теңіз күштері бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде үш кішкентай тәжірибелік гелий өндіретін зауытты қаржыландырды. Мақсаты - жанғыш емес көтергіш газбен шар шарларын жеткізу. Бұрын тек бірнеше текше фут (100 литрден аз) газ алынған болса да, бағдарламада 92 пайыздық гелийдің жалпы көлемі 200 000 текше фут (5,700 м³) өндірілді. Бұл газдың бір бөлігі әлемдегі алғашқы гелиймен толтырылған АҚШ-тың әскери-теңіз күштерінің C-7-де қолданылды, ол өзінің алғашқы саяхатын Гамптон-Роудс (Вирджиния) қаласынан Вашингтондағы Боллинг алаңына 1921 жылы 7 желтоқсанда өткізді.

Бірінші дүниежүзілік соғыс кезінде төмен температуралы газды сұйылтуды қолдана отырып өндіру процесі уақытында дамымағанына қарамастан, өндіріс жалғасуда. Гелий негізінен әуе кемелерінде көтергіш газ ретінде пайдаланылды. Бұл пайдалану Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде сұраныстың артуына, сондай-ақ экрандалған доғалық дәнекерлеудің қажеттілігіне байланысты болды. Гелий сонымен қатар атом бомбасын өндіретін Манхэттен жобасында өте маңызды болды.

1925 жылы АҚШ үкіметі бейбітшілік кезеңінде соғыс уақытында және коммерциялық авиациялық кемелермен әскери кемелерді қамтамасыз ету мақсатында Амарилло, Техас штатында Ұлттық гелиа резерватын құрды. Екінші дүниежүзілік соғыстан кейінгі гелиді пайдалану депрессияға ұшырады, бірақ 1950 жылдары резервтік кеңеюде, бұл ғарыштық жарыс пен суық соғыс кезінде оттегі / сутегі зымыран отынын (басқа да қажеттіліктермен бірге) жасау кезінде салқындатқыш ретінде сұйық гелиймен қамтамасыз етілді. 1965 жылы Құрама Штаттарда гелиді қолдану соғыс уақытының ең жоғары тұтынуынан сегіз есе көп болды.

«1960 ж. Гелиум актілеріне түзетулер» енгізілгеннен кейін (Мемлекеттік заң 86-777), АҚШ шахталар бюросы табиғи газдан гелийді қалпына келтіру үшін бес жеке зауытты ұйымдастырды. Бұл үшін гелийдің сақталуы Бағдарлама бойынша, Бюро солтүстігін Амарилло, Техас штатындағы үкіметтің жартылай тозған Cliffside газ кен орнымен байланыстыру үшін Буштоннан (Канзас) 425 шақырымдық құбыр салды. Бұл гелий-азот қоспасы айдалды және Cliffside газ кен орнында қажет болғанға дейін сақталды, содан кейін ол одан әрі тазартылды.

1995 жылға қарай миллиард текше метр газ жиналып, резерв 1,4 миллиард АҚШ долларын құрайтын қарыз болды, бұл 1996 жылы Америка Құрама Штаттарының Конгресінің қорды тоқтатуға итермеледі.4 Нәтижесінде «1996 ж. Гелийді жекешелендіру туралы» Заң (104-273-баптар) АҚШ Ішкі істер департаментіне 2005 жылға дейін резервті жоюды бастауға жіберді.

1945 жылға дейін өндірілген гелий 98% таза болды (2% азот), бұл дирижабльдер үшін жеткілікті болды. 1945 жылы дәнекерлеу үшін аз мөлшерде 99,9 пайыздық гелий өндірілді. 1949 жылға қарай А класының 99,995 пайыздық гелийінің коммерциялық мөлшері қол жетімді болды.

Көптеген жылдар бойына Америка Құрама Штаттары әлемде коммерциялық тұрғыдан пайдалы гелийдің 90 пайызын өндірді. 2004 жылға қарай жыл сайын 140 миллион текше метрден астам гелий өндірілді, оның 85 пайызы АҚШ-тан, 10 пайызы Алжирден, қалған бөлігі Ресей мен Польшадан өндірілді. Америкадағы Техас, Оклахома және Канзас штаттарындағы табиғи газ ұңғымалары әлемдегі негізгі көздер болып табылады.

Гелийдің басқа элементтерге қарағанда төмен қайнау температурасы бар екенін ескере отырып, оны табиғи газдан қоспаның барлық басқа элементтерін төмен температурада және жоғары қысыммен сұйылту арқылы алуға болады. Алынған шикі гелий газы төмен температураға кезекті әсер ету арқылы тазартылады, оның көмегімен қалған азот және басқа да газдар қоспадан шығады. Активтендірілген көмір соңғы тазарту сатысы ретінде қолданылады, нәтижесінде 99,995 пайыз таза гелий болады. Мұндай гелийдің негізгі қоспасы неон болып табылады.

Ағымдағы қосымшалар

Тығыздығы төмен болғандықтан, гелий - бұл USGS ұсақ шайқасы сияқты әуе кемелерін толтыруға болатын таңдау.

Гелий көптеген мақсаттарда қолданылады, мысалы, оның төмен қайнау температурасы, төмен тығыздығы, төмен ерігіштігі, жоғары жылу өткізгіштік және инерттілік. Төменде осы пайдаланудың бірқатар тізімі берілген.

  • Гелий ауадан жеңіл болғандықтан, әуе кемелері мен әуе шарлары көтерілуге ​​гелиймен құйылады. Әуе кемелерінде гелий сутектен артық, өйткені ол жанғыш емес және сутегі көтергіштігінің 92,64 пайызын құрайды.
  • Оның инерттілігін және суда ерігіштігін ескере отырып, гелий азотты наркоздың, декомпрессиондық аурудың және оттегінің уыттылығының жоғары қысым қаупін азайту үшін терең теңіз тыныс алу жүйелерінде қолданылатын ауа қоспаларының құрамдас бөлігі болып табылады. Бұл тыныс алу жүйелері үшін гелийді (а) оттегімен және азотпен («Тримикс»), (б) жеке оттегімен («Гелиокс») немесе (в) сутегі мен оттегімен («Гидрелиокс») араластыруға болады.
  • Гелийдің өте төмен балқу және қайнау температуралары оны магниттік-резонанстық бейнелеуде, өткізгіш магниттерде және криогеникада салқындатқыш ретінде қолдануға өте ыңғайлы етеді. Сұйық гелий кейбір қарапайым металдарда (мысалы, қорғасын сияқты) өткізгіштік қабілеттілігін қалыптастыру үшін қолданылады, бұл металдағы электрондардың толығымен еркін ағуына мүмкіндік береді.
  • Гелий инертті болғандықтан, ол өсіп келе жатқан кремний мен германий кристалдарында, титан мен цирконий өндірісінде, газды хроматографияда және тарихи құжаттарды қорғауға қолайлы атмосфераны қорғауда қолданылады. Оның инерттілігі сонымен қатар дауысты дыбыстық туннельдерде пайдалы етеді.
  • Өзінің инерттілігіне және жоғары жылу өткізгіштікке сүйене отырып, гелий салқындатқыш ретінде кейбір ядролық реакторларда (мысалы, тас төсеніш реакторлары) және доғалық дәнекерлеуде қолданылады.
  • Ракета кезінде гелий отын мен тотықтырғыштарды ыдыстарға ығыстыру және ракета отынын жасау үшін сутегі мен оттегін конденсациялау үшін ультрадыбыс ретінде қолданылады. Сонымен қатар, ол космостық аппараттарда отын мен тотықтырғышты жер үсті жабдықтарынан тазарту және сұйық сутекті алдын-ала алу үшін қолданылады.
  • Ол қатты заттар арқылы ауаға қарағанда үш есе көп бөлінетіндіктен, гелий жоғары вакуумды жабдықтар мен жоғары қысымды ыдыстардағы ағып кетулерді анықтауға пайдалы.

Сақтық шаралары

Уақытша гелийді деммен жұтқан адамның дауысы мультфильм кейіпкерлерінің дыбысына ұқсас жоғары дыбыс шығарады Элвин и бурундуки (дегенмен олардың дауыстары қалыпты дауыстардың ауысуы арқылы шығарылды). Себебі гелийдегі дыбыс жылдамдығы ауадағыдан үш есеге жуық. Бұл әсер қызықты болуы мүмкін, бірақ шамадан тыс жасалған жағдайда қауіпті болуы мүмкін, өйткені гелий қалыпты тыныс алу үшін қажет оттегін шығарады. Ес-түссіздігі, мидың зақымдануы және өліммен аяқталған асфиксация төтенше жағдайларға әкелуі мүмкін. Сондай-ақ, әдеттегі коммерциялық гелий құрамында зиянды емес ластағыштар болуы мүмкін. Егер гелий тікелей қысымдалған цилиндрлерден ингаляцияланса, жоғары ағым жылдамдығы өкпе тінін жұқтыруы мүмкін.

Нейтралды гелий стандартты жағдайда зиянды емес болғанымен, жоғары қысымды гелий мен оттегінің қоспасы (Heliox) жоғары қысымды жүйке синдромына әкелуі мүмкін. Азоттың аз бөлігі проблеманы жеңілдетеді.

5-тен 10 К-ге дейінгі гелий газының контейнерлерінің ішінде сұйықтық бар сияқты өңделуі керек. Бұл температура гелий газын бөлме температурасына дейін қыздырғанда пайда болатын қысым мен көлемнің тез және үлкен артуына байланысты.

Пайдаланылған әдебиеттер

Нақты сілтемелер мақала көзіндегі түсініктемелермен көрсетіледі

  • Химиялық элементтер энциклопедиясы, Кифорд А. Хэмпель өңдеген, Л.Г. Брандттың «Гелиум» жазуы (Нью-Йорк; Рейнхольд Корпорациясы; 1968 ж.; 256-267 беттер) Конгресс кітапханасы Каталог картасының нөмірі: 68-29938
  • Эмсли, Джон. Табиғаттың құрылыс блоктары: A-Z элементтеріне арналған нұсқаулық. Оксфорд: Оксфорд университетінің баспасы, 2001. 175-179 беттер. ISBN 0-19-850340-7
  • Лос-Аламос ұлттық зертханасы (LANL.gov): Мерзімді кесте, «Гелиум» (2002 жылғы 10 қазанда қаралды; 2005 жылғы 25 наурыз; 2006 жылғы 31 мамыр)
  • Элементтерге нұсқаулық: қайта қаралған басылым, Альберт Ствертка (Нью-Йорк; Оксфорд Университетінің Баспасы; 1998; 22-24 беттер) ISBN 0-19-512708-0
  • Элементтер: Үшінші басылым, Джон Эмсли (Нью-Йорк; Оксфорд университетінің баспасөзі; 1998; 94-95 беттер) ISBN 0-19-855818-X
  • Америка Құрама Штаттарының Геологиялық қызметі (usgs.gov): Гелий үшін минералды ақпарат (PDF) (31 наурыз 2005 ж. Қаралды; 2006 ж. 31 мамыр)
  • Тікелей өлшеу негізінде изотоптық құрамы және жұлдызаралық бейтарап гелийдің көптігі, Застенкер Г.Н. т.б., 1, Астрофизикада жарияланған, сәуір 2002, том. 45, жоқ. 2, 131-142 беттер (12) (31 мамыр 2006 ж. Қаралды)
  • Өздігінен жұмыс жасайтын фонон теориясының барлық көршілердің қысқартылған жуықтауындағы қатты гелийдің динамикалық және термодинамикалық қасиеттері, C. Малиновска-Адамская, П.Сŀома, Дж.Томашевский, физика мәртебесі солиди (б), 240 том, 1 шығарылым, 55 - 67 беттер; Интернетте жарияланған: 2003 жылғы 19 қыркүйек (2006 жылғы 31 мамырда қаралған)
  • Суперфлюсидті гелийдің екі сұйықтық моделі, Юань, Ютопиан Онлайн (2005 жылғы 4 сәуірде қаралды; 2006 жылғы 31 мамыр)
  • Сұйық гелийдегі рулинді пленкалар, Генри А. Фэйрбанк және C. Т. Лейн, Физ. Аян 76, 1209-1211 (1949), Интернеттегі архивтен (31 мамыр 2006 ж. Қаралған)
  • Сұйық гелиймен танысу, NASA Goddard ғарыштық ұшу орталығында (2005 жылғы 4 сәуірде қаралған)
  • Күн телескопындағы VS вакуумдық гелийді сынау, Энгволд, О .; Данн, Р.Б .; Смарт, Р.Н .; Ливингстон, W. C… Қолданбалы оптика, том. 22, 1983 жыл, 1 қаңтар, с. 10-12. (реферат 2006 жылдың 31 мамырында қаралған)
  • Кеншілер бюросы (1967). Минералды отындардың жылдық кітабы 1965 жыл, II том (1967). U. S. Мемлекеттік баспахана.
  • Гелий: Іргелі модельдер, Дон Л. Андерсон, Дж. Р. Фулгер және Андерс Мэйбом (2005 жылдың 5 сәуірі; 2006 жылғы 31 мамыр)
  • Жоғары қысымды жүйке синдромы, Дайвинг Медицинасы Онлайн (2006 жылғы 1 маусымда қаралған)
Кесте
  • Он төртінші басылым: нуклидтер мен изотоптар: нуклидтер кестесі, General Electric Company, 1989 ж
  • WebEmissions.com және EnvironmentalChemistry.com Википедияның WikiProject элементтеріне арналған нұсқаулыққа сәйкес (2002 жылғы 10 қазанда қаралған)

Ескертпелер

  • 1-ескерту: Эмсли, Табиғаттың құрылыс блоктары, б. 177
  • 2-ескерту: Эмсли, Табиғаттың құрылыс блоктары, б. 179
  • 3-ескерту: Американдық химиялық қоғам (2004). Табиғи газдағы гелийдің ашылуы туралы URL мекен-жайы 2006-05-19 ж.
  • 4-ескерту: Эмсли, Табиғаттың құрылыс блоктары, б. 179

Сыртқы сілтемелер

Барлық сілтемелер 2017 жылғы 14 желтоқсанда алынды.

  • Веб-қосымшалар: Гелий
  • Бұл Элементаль - Гелий
  • Гелийдің фотосуреттері мен қосымшалары
  • Гелий (Хельсинки Технологиялық Университетінде; гелий-3 және гелий-4 үшін қысымның температуралық диаграммасын қамтиды)

Pin
Send
Share
Send