Helium: объектҳо, хусусиятҳои, ариза

Helium - гази ѓайрифаъол гурӯҳи 18-и ҷадвали даврии. Ин дуюмин lightest унсури пас аз гидроген мебошад. Helium - гази бе ранг, бӯй ва таъми, ки дар ҳарорати -268,9 ° С моеъ мегардад нуқтаи оби ҷӯшону чирк ва нуқтаи яхкунӣ, он камтар аст аз он ки ҳар гуна моддањои муъайян дигар. Ин ягона унсури, ки чӣ бо хунуккунӣ дар фишори атмосфера муқаррарӣ solidify аст. Вай ба давлат сахти барангехт, бояд 25 atmospheres бошад, дар ҳарорати аз 1 К.

Таърихи Кашфи

Helium дар фазои газ дар атрофи офтоб пайдо шуда буд, ки ситорашиноси Фаронса Пйер Zhansenom, ки дар 1868 ҳангоми офтобгирӣ хати зард дурахшон дар доираи аз chromosphere офтобӣ пайдо кард. Дар аввал ба он назар карда шуд, ки ин хати рамзи натрий унсури аст. Дар ҳамон сол, англисӣ ситорашиноси Dzhozef Норман Lockyer хати зард дар спектри офтобӣ, ки кард, ки ба хати натрий маълум мувофиқ нестанд мушоҳида $ D ₁ ва _{2 D,} ва аз ин рӯ он аст, ки номи як хати D _3. Lockyer хулосае омаданд, ки он аз тарафи як ҷавҳари дар номаълум Sun дар рӯи замин рух додааст. Ӯ ва кимиёшинос Эдвард Frankland дар унсури сарлавҳаи бо истифода аз номи юнонӣ 'Helios' минбъдаро

Соли 1895, дар кимиёшинос Бритониё Ҷаноб Uilyam Ramzay мавҷудияти helium замин собит сохт. Ӯ ба ҳузур пазируфт Намунаи cleveite канданиҳои уран-мебардоранд, ва баъд аз муайян кардани газҳои ташкил давоми гармидиҳӣ, он аст, нишон дод, ки хати зард дурахшон дар спектри ба вуқӯъ мепайвандад, бо хати D _3, мушоҳида дар спектри офтоб. Ҳамин тавр, як унсури нави охир насб карда шуд. Дар 1903 Рамсай ва Фредерик Soddy, ки helium маҳсулот аз фаноро стихиявї моддаҳои радиоактивӣ мебошад.

Тақсими дар табиат

Дар оммавии helium дар бораи 23% массаи умумии олам аст, ва унсури дуюм бештар маъмул дар фазо аст. Ин аст, ки дар ситорахо, ки дар он аст, ки аз гидроген меёфт, дар натиҷаи ташкил мутамарказ гардидааст. Ҳарчанд helium дар атмосфера дар консентратсияи 1 қисми ба 200-ум аст. (5 чнм) ва ба миқдори ками канданиҳои фоиданок радиоактивӣ, ғадуди meteorite, инчунин манбаъҳои минералӣ, миқдори зиёди унсури дид, ки дар Иёлоти Муттаҳидаи Амрико (махсусан дар Техас, Сиёсат мавҷуд Мексика, Канзас, Оклахома, Юта, ва Аризона) ҳамчун ҷузъи (то 7.6%) гази табиӣ. Хурд ва захираҳои худ дар Австралия, Алҷазоир, Лаҳистон, Қатар ва Русия кашф шудаанд. Дар консентратсияи ќадре helium танҳо дар бораи 8 ppb аст.

isotopes

Дар асосии ҳар як атоми helium дар бар мегирад, ду protons, балки, чунон ки бо унсурҳои дигар, он дорои isotopes. Онҳо аз як то шаш neutrons гирад, то рақамҳои омма онҳо гуногун, аз се то ҳашт. Мӯътадили ин аносир, ки вазни аз ҷониби helium рақами атом 3 ⁽³⁾ ва 4 ⁽⁴ Ӯст) муайян карда мешавад. Ҳамаи дигар радиоактивӣ ва босуръат напӯсид ба дигар моддаҳои. helium замин аст, қисми аслии сайёра нест, он дар натиҷаи фаноро радиоактивӣ ташкил карда шуд. зарраҳо Alpha муомилот бо nuclei маводи вазнин радиоактивӣ доранд isotope ⁴ Ӯст, ядрои. Helium тавр ба миrдори калон дар фазои зам намекунад, чунки вазнинии Замин аст, ки ба он пешгирӣ аз ифшои тадриҷан ба кайҳон кифоя нест. Нишонаҳои ³ Ӯ дар ҷаҳон шарҳ фаноро бета манфӣ гидроген нодир-3 элементи (tritium). ⁴ Ӯ маъмултарини isotopes устувор аст: ⁴ таносуби Ӯ атоми нисбати ³ аст, наздики 700 ҳазор то 1 атмосфера ва дар бораи 7 миллион 1 дар баъзе канданиҳои фоиданок бой-helium ..

Дар хосиятҳои физикии helium

оби ҷӯшону чирк ва обшавии нуқтаи ин адад пасттарин аст. Аз ин сабаб, helium ҳамчун газ магар дар шароити шадид вуҷуд дорад. газ Ӯ аст, ки дар об гудохт камтар аст аз он ки ҳар гуна газ дигар ва меъёри густариши воситаи Бадани сахт аст, аз се маротиба бештар аст аз он ки аз ҳаво. Шохиси зарарро аз он аз наздик фаро 1.

Дар гузаронандагии гармӣ аз helium танҳо ба гидроген гузаронандагии гармидиҳӣ, гармӣ мушаххас ва он extraordinarily баланд дуюм аст. Дар ҳарорати оддӣ онро дар густариши тафсон аст, ва дар поён 40, к - сард. Бинобар ин, дар т <40 K helium метавон ба як моеъ бо пурракардани мубодила мешавад.

Унсури як insulator аст, агар дар давлати ionized нест. Тавре ки дар дигар газҳои бузургвор, helium дорои сатҳи энергетикии metastable, ки имкон онро ба тарафи озод барқ ionized ҳангоми шиддат аст, дар зер нерўи ionization аст.

Helium-4, ки он дорои ду шакл моеъ нодир аст. Муқаррарии даъват helium ман ва ҳарорати гуногун, аз нуқтаи ҷӯшидани 4,21 к вуҷуд дорад (-268,9 ° C), ки дар бораи 2,18 К (-271 ° C). гузаронандагии гармидиҳӣ поёнии аз 2,18 K ⁴ Ӯст 1000 маротиба бузургтар аст аз он ки аз мис мегардад. Ин шакли номида helium II, ба он фарқ аз оддӣ. Ин superfluid кардааст: viscosity чунон паст аст, ки онро наметавон чен карда мешавад. Helium II овоза ба як филми лоғар бар рӯи ҳама гуна моҳият, ки манфиатдор аст ва ин филм аст, бе нофаҳмиҳои ҳатто бар зидди ҷозиба ҷорист.

Камтар фаровон helium-3 ташакулёбии се марҳилаҳои гуногуни моеъ, ду, ки superfluid мебошанд. Superfluidity дар ⁴ Ӯ аз тарафи физики шӯравӣ кашф гардид Petrom Leonidovichem Kapitsey дар нимаи-1930, ва падидаи ҳамин дар ³ аввал Дуглас Д. Osheroff, Довуд М. Ли ва Роберт C. Ричардсон аз Иёлоти Муттаҳидаи Амрико дар соли 1972 мушоҳида шудааст.

Дар омехтаи моеъ ду isotopes аз helium-3 ва -4 ҳарорати поён 0,8 к (-272.4 ° C) ба ду қабатро, тақсим - як аслан пок ³ ва ⁴ омехта ӯ бо 6% helium-3. Бекор кардани ^{3 4} Ӯ аз ҷониби таъсири хунуккунӣ, ки дар сохторҳои cryostat истифода бурда, ки дар он ҳарорати helium поён 0.01 к аст, мушоият (-273,14 ° C) ва нигоҳдорӣ барои чанд рӯз.

алоқа

Дар шароити муқаррарӣ, helium химиявї ѓайрифаъол мебошад. Дар ҳад зиёд метавонад як унсури мураккаб, ки дар нишондиҳандаҳои ҳарорат ва фишори муқаррарӣ ҳастанд, устувор нест, эҷод. Барои мисол, helium метавонад пайвастагињои бо йод, волфрам, фтор, фосфор ва кибрит ташкил, вақте ки ба масрафи барқ доирае ё bombardment электрон дар давлати плазма қарор дорад. Чунин HeNe, HgHe _10, WHe ₂ ва ions молекулӣ Ӯ ₂ ⁺ ₂ Не ^++, HeH ⁺ ва HeD ⁺ офарида ^{шудааст.} Ин техника низ як молекулаи бетараф ӯ ₂ ва HgHe шудааст.

плазма

Дар коинот advantageously тақсим helium ionized, ки хосиятҳои фарқ асосан аз молекулӣ. Дар электрон ва protons алоќаманд нашуда буд, ва онро дорад, гузаронандагии барқ хеле баланд, ҳатто дар ҳолати қисман ionized. Дар бораи зарраҳо ситонида мешавад хеле аз тарафи майдонҳои магнитӣ ва барқ таъсири мусбат мерасонад. Барои мисол, дар шамол офтобӣ бо ions helium бо ionized magnetosphere гидроген замин муштарак, ки боиси Фаҷри.

Дар кашфи конҳои дар ИМА

Баъд аз пармакунӣ дар 1903 дар Dexter, Канзас, ба он газ ғайридавлатӣ моеъи гирифта шуда буд. Дар аввал, он маълум набуд, ки он дорои helium. Кадом газ пайдо шуд, давлат муайян Erasmus Haworth геолог, ки намунаи ӯ ва Донишгоҳи Канзас тавассути chemists Kedi Gamiltona ва Довуд McFarland ҷамъоварӣ кардааст, ки он дорои 72% нитроген, 15% метан, 1% гидроген ва 12% муайян карда нашуда буд. Баъди сарф таҳлили минбаъда, таҳқиқотчӣ, ки 1,84% аз намунаи helium ёфт. Бинобар ин, мо медонем, ки ин унсури кимиёвї мазкур ба миrдори калон дар қаъри даштҳои бузург, ки дар он мумкин аст аз гази табиӣ истихроҷ мешавад.

истеҳсоли маҳсулоти саноатӣ

Ин дод, ки Иёлоти Муттаҳидаи Амрико истеҳсолот дар ҷаҳон раҳбари helium. Дар пешниҳоди ҷониби Эй оғо! Ричард Threlfall, ки Нэйви маблағгузорӣ се нерӯгоҳи хурди озмоишї ба истеҳсоли ин ҷавҳари дар солҳои ҷанги якуми ҷаҳонӣ барои таъмини пуфак barrage ба қабул намояд газ бекор ғайридавлатӣ моеъи. Тибқи барномаи мазкур, дар маҷмӯъ аз 5700 м ³ 92 фоиз Ӯ истеҳсол шуда, ҳарчанд ки ин танҳо камтар аз 100 литр газ ба даст оварда буд. Қисми ин маблағ дар аввали ҷаҳон helium airship истифода бурда шуд , ки Нэйви C-7, ки ба баҳр намонд аз Хэмптон роҳҳои дод (Вирҷиния), дар Bolling Field (Вашингтон,) 7 декабри соли 1921.

Ҳарчанд ҷараёни гази моеъ њарорати паст дар он вақт буд, ба таври кофӣ рушд наёфтааст бошад дар давоми Ҷанги Якуми Ҷаҳон назаррас, истеҳсолот идома дорад. Helium дар маҷмӯъ, ҳамчун як газ бардоред дар ҳавопаймо истифода бурда мешавад. Талабот ба он дар солҳои ҷанги дуюми ҷаҳон зиёд вақте ки онро бо кафшер камон муҳофизаткардашудаи истифода бурда шуд. Дар унсури низ аҳамияти бузург дорад, дар эҷоди бомбаи атомї »Манҳеттени».

захиравӣ ИМА миллӣ

Дар соли 1925, ҳукумати Иёлоти Муттаҳида захираи миллии helium дар Амарилло, Техас офаридааст, барои таъмин намудани ёри ҳарбӣ дар давраи ҷанг ва ёри тиҷоратӣ дар давраи осоишта. Ба истифодаи газ афтод баъди дуюми ҷаҳонӣ, вале захираи соли 1950 афзоиш ёфт, то таъмин намояд, дар байни чизҳои дигар, онро ҳамчун coolant дар истеҳсоли propellant оксиген-гидроген дар давоми нажод фазо ва ҷанги сард истифода бурда таъмин мекунад. Истифодаи helium дар Иёлоти Муттаҳида дар соли 1965, ҳашт маротиба зиёдтар аз истеъмоли қуллаи дар замони ҷанг.

Пас аз қабули қонун дар бораи helium соли 1960 Бюрои истихроҷи Streak 5 ширкатҳои хусусӣ барои ба даст овардани унсури аз гази табиӣ. Ин барнома аз лӯлаи 425-км сохта шуда буд барои пайвастшавӣ ин ниҳолҳо бо ҳукумат қисман тамом соҳаи газ дар наздикии Амарилло, Техас. омехта Helium-нитроген насос ба нигоҳдорӣ зеризаминӣ, ва дар он ҷо монд, то зарур нест, дар он нест.

Бо соли 1995, ҳаҷми фонди ҷамъ шуда буд миллиард метри мукааб, дар ҳоле, ки қарзи аз захираи миллии 1,4 миллиард доллар, ки дар Конгресси Амрико дар соли 1996 водор ба марҳилаи берун аз он. Пас аз қабули соли 1996 қонун дар бораи хусусигардонии Вазорати helium захираҳои табиӣ дар соли 2005 оғоз мағозаи барҳамдиҳии.

Тоза ва истеҳсоли

Helium истеҳсол то 1945 сол покӣ қариб 98% буд, дигарон 2% нитроген дар он аст, ки барои ёри кифоя буд. Дар соли 1945, он як миқдори ками 99,9 фоизи газ барои истифода дар кафшери камон истеҳсол. Бо 1949, тозагии унсури 99,995% расид.

Зеро солҳои зиёд Иёлоти Муттаҳидаи Амрико зиёда аз 90% -и helium тиҷоратӣ дар ҷаҳон истеҳсол. Аз соли 2004, ҳар сол аз он берун 140 млн м ^3, 85% -и он рух дар Иёлоти Муттаҳидаи Амрико, 10% дар Алҷазоир гузаронида шуд, ва дигарон кор шуд - дар Русия ва Полша. Манбаъҳои асосии helium дар ҷаҳон конҳои гази табиӣ аз Техас, Оклахома ва Канзас мебошанд.

Раванди барои ба даст овардани

Helium (пок 98,2%) аз гази моеъ гази табиӣ аз ҷониби дигар ҷузъҳои дар њарорати паст ва дар фишорҳои баланд ситонида мешавад. Дар adsorption газҳои дигар фаъол сард карбон метавонад тозагии 99,995% ноил. Миқдори ками helium истеҳсол дар давоми гази моеъ ҳаво дар миқёси калон. Аз 900 тонна ҳаво метавонад 3.17 метри мукааб ба даст. газ м.

Соњањое, ариза

гази пирӯзманду шудааст, ки дар соҳаҳои гуногун истифода бурда мешавад.

• Helium, ки хосиятҳои имкон барои ба даст овардани ҳарорати хеле паст аст, ҳамчун агенти хунуккунӣ дар LHC, MRI apparatuses магнити superconducting ва spectrometers резонанс магнитии ҳастаӣ, таҷҳизоти моҳвораӣ, инчунин барои гази моеъ оксиген ва гидроген дар мушакҳои "Apollo» истифода мешавад.
• Тавре ки аз гази ѓайрифаъол барои кафшери алюминий ва ғайра. Металлҳои дар истеҳсоли нимноқилҳо ва нахи оптикӣ.
• .. Барои сохтани фишор дар зарфҳои сӯзишворӣ аз мошинаҳои мушак, махсусан онҳое, фаъолият оид ба гидроген моеъ, т танҳо газ helium нигоњ давлатии он ҷамъбасти вақте гидроген моеъ боқӣ мемонад);
• Ӯ-ІН lasers газ истифода бурда, ба скан ба barcode оид ба дафтари қуттии дар супермаркету.
• микроскоп Helium-ion иҷозат медиҳад ба шумо ба даст овардани беҳтарин тасвир аз электронӣ.
• Дар робита ба таходул баланди газ бузургвор аст, истифода бурда, ба озмоиш ихроҷ, барои мисол, дар системаҳои ҳавоӣ хунуккунии мошин, инчунин пур босуръати дар airbag бар бархӯрд.
• зичии пасти имкон тестӣ ороишӣ пур helium. Ба гази ѓайрифаъол иваз мешавад гази гидроген таркандаро дар ёри ва пуфак. Барои мисол, дар метрология, пуфак helium истифода бурда мешаванд, сарҳои воситаи чен мекунад.
• Дар coolant cryogenic истифода бурда мешавад, зеро ҳарорати элементи кимиёвӣ дар ҳадди ақали давлатӣ моеъ имконпазир.
• Helium, ки хосиятҳои он таъмин reactivity паст ва solubility об (ва хун), ки дар як омехта бо оксиген ариза дар formulations нафас барои ронандагӣ scuba ва гузаронидани корҳои caisson пайдо кард.
• Метеоритҳо ва сангҳо барои мазмуни ин унсури барои муайян кардани синну соли онҳо таҳлил.

Helium: хосиятҳои унсури

Ӯ хосиятҳои физикӣ асосӣ инҳоянд:

• Рақами атомӣ: 2.
• Дар омма нисбии атоми helium дар: 4,0026.
• Обшавии нуқтаи: на.
• нуқтаи ҷӯшон: -268,9 ° С
• Зичии (1 банкомат, 0 ° C): 0,1785 г / м.
• давлатии oxidation 0.