Helium: xassələri, xüsusiyyətləri, proqram

Helium - dövri cədvəldə qrup 18 inert qaz. Bu hidrogen sonra ikinci yüngül elementidir. Helium - rəng, iy və dad olmadan qaz -268,9 ° C temperaturda maye olur qaynama nöqtəsi və donma temperaturu hər hansı digər məlum maddənin daha aşağı. Bu normal atmosfer təzyiq soyutma ilə bərkimək deyil yalnız element edir. O, 1 K. temperaturda 25 atmosferi olmalıdır möhkəm dövlət köçürülüb

kəşf tarixi

Helium günəş ətraf qaz atmosferə tapıldı, 1868-ci ildə bir tutulması zamanı günəş xromosfer spektri bir parlaq sarı xətt French astronom Pierre Zhansenom tapdı ki. Əvvəlcə bu xətt element natrium təmsil güman edilib. Eyni il, İngilis astronom Dzhozef Norman Lockyer tanınan natrium xətləri uyğun etməyib günəş spektri, bir sarı xətt müşahidə ₁ D və D _2, və buna görə də bir xətt D _{3 adlanır.} Lockyer bu yer üzündə Sun naməlum bir maddə səbəb oldu ki, başa çatıb. O və yunan adı 'Helios' Sun. istifadə adı element kimyaçı Edward Frankland

1895-ci ildə Britaniya kimyaçı Sir Uilyam Ramzay yer üzündə helium mövcudluğunu sübut etmişdir. O, nümunə cleveite uran daşıyan minerallar qəbul və istilik zamanı əmələ qazların araşdırıldıqdan sonra, bu spektri parlaq sarı xətt Günəş spektrində müşahidə line D ₃ ilə üst-üstə düşür ki, aşkar. Belə ki, yeni bir element nəhayət quraşdırılmışdır. 1903-cü ildə Ramsay və Frederick Soddy helium radioaktiv maddələrin təbii tənəzzül məhsuludur ki, tapılmadı.

təbiət Distribution

helium kütləvi kainatın ümumi kütləsinin 23% təşkil edir, və element məkanında ən ikinci ümumi. Bu hidrogen nəticəsində Fusion formalaşır ulduz, cəmləşmişdir. atmosfer helium. 200-ci 1 hissəsi bir konsentrasiya edir (5 ppm) və radioaktiv minerallar, meteorit vəzi, eləcə də mineral mənbələri, xüsusilə Texas, Yeni Amerika Birləşmiş Ştatları (aşkar element böyük həcmdə az miqdarda olan baxmayaraq Mexico City təbii qaz komponenti kimi (7,6% -ə, Kansas, Oklahoma, Utah, və Arizona)). Kiçik və onun ehtiyatları Avstraliya, Əlcəzair, Polşa, Qətər və Rusiya aşkar edilmişdir. qabığının helium konsentrasiyası yalnız 8 ppb edir.

izotoplar

helium atomun hər əsas digər elementləri ilə kimi, bu izotoplar var, iki proton ehtiva edir, ancaq. Onlar bir altı neytronların olan ehtiva onların kütləvi nömrələri üç səkkiz qədər. bu Stable onun çəki helium atom sayı 3 ⁽³ O) və 4 ⁽⁴ O) tərəfindən müəyyən edilir elementləridir. sürətlə Bütün digər radioaktiv və digər maddələr daxil çürüməyə. Yer helium planetin orijinal hissəsi deyil, radioaktiv tənəzzül nəticəsində formalaşmışdır. radioaktiv ağır maddələrin nuclei yaydığı Alpha hissəciklər ⁴ O nüvə izotop olunur. Yer çəkisi tədricən kosmosa sızan qarşısını almaq üçün kifayət deyil, çünki Helium, atmosferdə böyük miqdarda toplamaq deyil. Dünyada ³ O izləri mənfi beta tənəzzül hidrogen nadir-3 element (tritium) izah olunur. ⁴ O stabil izotoplar ən ümumi: O ⁴ nisbəti O təxminən 700 min 1 atmosferə və təxminən 7 milyon 1 bir helium zəngin minerallar olan ³ qarşı Atomları ..

helium fiziki xassələri

Bu maddə qaynama və ərimə nöqtəsi aşağı edir. Bu səbəbdən, helium ekstremal şəraitdə başqa bir qaz kimi mövcuddur. O, qaz az hər hansı digər qaz daha suda həll edilir və bərk orqan vasitəsilə yayılması dərəcəsi hava daha üç dəfə böyükdür. yaxın Onun kırılma index 1 yaxınlaşır.

helium istilik keçiriciliyi yalnız hidrogen istilik keçiriciliyi, xüsusi istilik və qeyri-adi yüksək ikinci. adi temperaturda Bu genişləndirilməsi zamanı qızdırılır və K 40 aşağıda - soyudulur. Buna görə də, T <40 K helium genişləndirilməsi maye çevrilə bilər.

ionlu dövlət deyilsə Element, bir izolyator edir. digər nəcib qazlar kimi, helium bir gərginlik ionlaşma potensialının olur zaman elektrik boşalması ilə ionlu imkan bir metastable enerji səviyyələri var.

Helium-4 iki maye formaları var ki, unikaldır. Adi adlı helium mən və 4.21 K qaynama nöqtəsi qədər temperaturda mövcud (-268,9 ° C) haqqında 2,18 K (-271 ° C). 2,18 K ⁴ aşağı istilik keçiriciliyi O mis daha 1000 dəfə böyük olur. Bu forma adi onu ayırmaq üçün, helium II adlanır. Bu superfluid edib: özlülük Bu ölçülə bilməz ki, aşağı. Helium II narahatdır hər hansı bir maddə səthində nazik film daxil yayılır və bu film hətta çəkisi qarşı sürtünmə olmadan axır.

Az bol helium-3 superfluid iki olan üç müxtəlif maye mərhələləri, təşkil edir. Sovet fizik tərəfindən aşkar edilmişdir ⁴ axıcılıq Petrom Leonidovichem Kapitsey ortalarında 1930-cu ildə, O, ilk 1972-ci ildə Amerika Birləşmiş Ştatları Douglas D. Osheroff, David M. Lee, və Robert C. Richardson tərəfindən fərq edildi ³ eyni fenomen.

iki izotoplar helium-3 A maye qarışıq və -4 0.8 K (-272.4 ° C) aşağı temperaturda iki qat bölünür - ³ mahiyyətcə təmiz O və helium-3 6% ⁴ O qarışıq. ³ O ləğv ⁴ O (° C -273,14) helium temperatur aşağıda 0.01 K olan cryostat strukturlarında istifadə soyutma təsiri ilə müşayiət olunur və bir neçə gün saxlanılır.

əlaqələri

Normal şərtlərdə helium kimyəvi inert deyil. həddindən artıq normal temperatur və təzyiq göstəriciləri sabit olmayan bir mürəkkəb element yarada bilərsiniz. elektrik parıltı boşalması və ya plazma dövlət elektron bombardman tərəfindən məruz Məsələn, helium, yod, volfram, flüor, fosfor və kükürd ilə birləşmələr təşkil edə bilərsiniz. Belə ki, Hene, HgHe ₁₀ whe ₂ və molekulyar ionları O ₂ ⁺ ₂ Not ^++, Heh ⁺ və Hed ^{+ yaradılmışdır.} Bu texnika da neytral molekul O ₂ və HgHe olmuşdur.

plazma

kainatda faydalı olan xüsusiyyətləri molekulyar əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir ionlu helium payladı. elektron və proton bağlı deyil, və hətta qismən ionlu dövlət bir çox yüksək elektrik keçiriciliyi var. yüklü hissəciklər yüksək maqnit və elektrik sahələri təsir edir. Məsələn, helium ionları ilə günəş külək seher Borealis səbəb ionlaşmış hidrogen magnetosphere yer ilə qarşılıqlı.

ABŞ-da əmanətlərin kəşf

Dexter, Kansas 1903 qazma sonra, qeyri-alışqan qaz əldə edilib. Əvvəlcə, bu helium ehtiva ki, məlum deyil. aşkar edilmişdir Hansı qaz, onun nümunələri və kimyaçı Kedi Gamiltona və David McFarland vasitəsilə Kanzas Universiteti toplayıb müəyyən dövlət Erasmus Haworth geoloq, bu 72% azot, 15% metan, 1% hidrogen ehtiva edir və 12% müəyyən deyil ki, tapılmadı. sonrakı təhlili sərf sonra, tədqiqatçılar helium nümunə olduğunu 1,84% tapılmadı. Beləliklə, biz bu kimyəvi element təbii qaz hasil edilə bilər Great Plains dərinliklərində böyük miqdarda mövcud olduğunu bilirik.

sənaye istehsalı

Bu Amerika Birləşmiş Ştatları helium lideri dünya istehsal etdi. Sir Richard Threlfall tərəfindən təklifi ilə ABŞ Hərbi Dəniz yağışına balonları yüngül qeyri-alışqan qaldırıcı qaz təmin etmək üçün Birinci Dünya müharibəsi zamanı bu maddə istehsal üç kiçik pilot bitki maliyyələşdirilir. Bu qazın yalnız ən azı 100 litr əldə baxmayaraq bu proqrama əsasən, 5700 m ³ 92 yüzdə O cəmi istehsal olunub. Bu məbləğin bir hissəsi dünyanın ilk helium dirijabl istifadə edilmişdir US Navy Hampton Roads olan ilk səfərini etdi C-7, (Virginia) Bolling sahəsində (Vaşinqton, DC) 7 dekabr 1921.

o zaman aşağı temperatur maye qazın prosesi kifayət qədər Birinci Dünya müharibəsi zamanı əhəmiyyətli olduğu inkişaf baxmayaraq, istehsal davam etdi. Helium ümumiyyətlə təyyarə bir lift qaz kimi istifadə olunur. bir mühafizə qövs qaynaq istifadə edildiyi üçün tələb İkinci Dünya Müharibəsi zamanı artmışdır. element də atom bombası "Manhattan" yaradılmasında böyük əhəmiyyət kəsb edir.

ABŞ Milli ehtiyat

1925-ci ildə Amerika Birləşmiş Ştatları hökuməti müharibə və sülh kommersiya Airships vaxtında hərbi Airships təmin etmək Amarillo, Texas helium Milli ehtiyat yaratmışdır. qaz istifadə İkinci Dünya sonra düşdü, lakin fond digər şeylər arasında, kosmik irqi və Soyuq Müharibə dövründə oksigen hidrogen yanacağına istehsalında istifadə edilən bir Soğutucu kimi təchizatı təmin etmək 1950-ci ildə artmışdır. 1965-ci ildə ABŞ-da helium istifadə müharibə pik istehlakdan səkkiz dəfə çoxdur.

helium 1960 Mining Bureau Streak 5 özəl şirkətlərin haqqında qanun qəbul edildikdən sonra təbii qaz element çıxarış. Bu proqram Amarillo, Texas yaxınlığında hökumət qismən tükənəcək qaz sahəsində bu bitkilərin qoşulmaq üçün 425-km boru kəməri inşa edilmişdir. Helium-azot qarışıq yeraltı anbarlara vurulur və bu heç bir ehtiyac yoxdur qədər orada qaldı.

1995-ci ildə, fond həcmi milyard kubmetr toplandı həyata mərhələsinə 1996-ci ildə ABŞ Konqresi istenir 1,4 milyard dollar Milli ehtiyat borcu isə. Təbii Sərvətlər helium Nazirliyi özəlləşdirilməsi haqqında qanun 1996-ci ildə qəbul edilməsinin ardından 2005-ci ildə ləğv mağaza başlayıb.

Təmiz və istehsal

1945 il təxminən 98% -i təmizlik idi qədər Helium istehsal, digərləri 2% Airships üçün kifayət azot idi. 1945-ci ildə bu qövs qaynaq istifadə üçün qaz 99,9 faiz az miqdarda istehsal. 1949-cu ilə çıxan element təmizlik 99,995% -ə çatmışdır.

Uzun illər Amerika Birləşmiş Ştatları dünyanın ticarət helium-dən çox 90% istehsal. Rusiya və Polşa - 2004-cü ildən hər il 140 milyon Amerika Birləşmiş Ştatları, 10% Əlcəzairdə həyata keçirilib baş 85% -i m ³ və qalan işlənmişdir. Dünyada helium əsas mənbələri Texas, Oklahoma və Kanzas təbii qaz yataqları var.

almaq üçün proses

Helium (təmizlik 98.2%) aşağı temperaturda digər komponentləri ilə və yüksək təzyiqlərdə təbii qazın sıxılması bərpa olunur. digər qazların adsorbsiya karbon 99,995% təmizlik nail ola bilər aktiv soyudulur. helium kiçik bir məbləğ geniş miqyasda hava sıxılması zamanı. hava 900 ton haqqında 3,17 kubmetr əldə edə bilərsiniz. m qaz.

tətbiqi Fields

Noble qaz müxtəlif sahələrdə tətbiq edilmişdir.

• xassələri çox aşağı temperatur almaq üçün imkan verir Helium, eləcə də raketlər oksigen və hidrogen liquefaction "Apollo" üçün, LHC, MHİ ifratkeçirici maqnit aparatları və nüvə maqnit rezonans spektrometrlər, peyk avadanlıq soyutma agent kimi istifadə olunur.
• alüminium və digər qaynaq üçün inert qaz kimi. Yarımkeçiricilər və optik liflər istehsalında Metals.
• hidrogen maye qalır zaman .. raket mühərrikləri, yanacaq tank təzyiq yaratmaq üçün xüsusilə yalnız helium qaz t, maye hidrogen-də fəaliyyət göstərən) aqreqasiya onun dövlət qoruyur;
• O Ne qaz lazer supermarketlər kassa üzrə barkod scan üçün istifadə olunur.
• Helium-ion mikroskop elektron daha yaxşı image almaq üçün imkan verir.
• Due nəcib qaz yüksək keçiriciliyi avtomobil kondisioner sistemləri, məsələn, sızması test, həm də sürətli doldurulması kimi toqquşması ilə airbag üçün istifadə olunur.
• Aşağı sıxlıqlı helium ilə dolu dekorativ top imkan verir. inert qaz Airships və balonları partlayıcı hidrogen qazı əvəz olunur. Məsələn, meteorologiya, helium balonları ölçü aləti qaldırmaq üçün istifadə olunur.
• cryogenic Soğutucu minimum mümkün maye dövlət kimyəvi element temperatur ildən bu yana istifadə olunur.
• xassələri oksigen ilə qarışıq aşağı reactivity və su solubility (və qan), dalış üçün tənəffüs resepturası tətbiq və Keson iş keçirilməsi tapdı təmin Helium.
• Meteorites və süxurların onların yaşını təyin etmək üçün bu element məzmununa görə təhlil edilir.

Helium: element xassələri

Aşağıdakı kimi O, əsas fiziki xüsusiyyətləri var:

• Atom sayı: 2.
• helium atom nisbi kütləvi: 4,0026.
• Ərimə nöqtəsi: no.
• Qaynama nöqtəsi: -268,9 ° C.
• Sıxlıq (1 atm, 0 ° C): 0,1785 g / n.
• oksidləşmə dövlət 0.