Helium: თვისებები, მახასიათებლები, პროგრამა

Helium - ინერტული გაზის ჯგუფი 18 პერიოდული მაგიდა. ეს არის მეორე მსუბუქი ელემენტის შემდეგ წყალბადის. Helium - გაზის გარეშე ფერი, სუნი და გემო, რომელიც ხდება თხევადი ტემპერატურა -268,9 ° C. დუღილის წერტილი და მისი გაყინვის წერტილი დაბალია, ვიდრე ნებისმიერ სხვა ცნობილი ნივთიერება. ეს არის ერთადერთი ელემენტი, რომელიც არ გაამყარებს გაგრილების ნორმალური ატმოსფერული წნევა. ის გადავიდა მყარი სახელმწიფო უნდა იყოს 25 ატმოსფეროში, ტემპერატურა 1 კ

ისტორია აღმოჩენის

Helium იპოვეს გაზის გარემოს, მზე, ფრანგი ასტრონომი პიერ Zhansenom, რომ 1868 წელს დროს eclipse იპოვა ნათელი ყვითელი ხაზი სპექტრი მზის ქრომოსფეროს. თავდაპირველად ეს იყო ვარაუდი, რომ ეს ხაზი წარმოადგენს ელემენტს ნატრიუმის. იმავე წელს, ინგლისური ასტრონომი Dzhozef Norman Lockyer დაფიქსირდა ყვითელი ხაზი მზის სპექტრი, რომელიც არ შეესაბამება ცნობილია ნატრიუმის ხაზები D ₁ და D _2, და ამიტომ ის დაასახელა ის ხაზი D _3. Lockyer დაასკვნა, რომ ეს გამოწვეული იყო ნივთიერების Sun უცნობი დედამიწაზე. მან და ქიმიკოსი Edward Frankland სათაური ელემენტის გამოყენებით ბერძნული სახელი "Helios" Sun.

1895 წელს, ბრიტანეთის ქიმიკოსი სერ Uilyam RAMZAY დაამტკიცა არსებობის ჰელიუმი დედამიწაზე. მან მიიღო ნიმუში cleveite ურანის შემცველი მინერალების, და შემდეგ საგამოცდო გაზების დროს წარმოქმნილი გათბობა, აღმოჩნდა, რომ ნათელი ყვითელი ხაზი სპექტრი ემთხვევა ხაზი D _3, შეინიშნება მზის სპექტრი. ამდენად, ახალი ელემენტი საბოლოოდ დაყენებული. 1903 Ramsay და ფრედერიკ Soddy აღმოაჩინა, რომ ჰელიუმი არის პროდუქტი სპონტანური decay რადიოაქტიური ნივთიერებების.

სადისტრიბუციო ბუნებაში

მასა ჰელიუმი არის დაახლოებით 23% საერთო მასა სამყაროს და ელემენტი არის მეორე ყველაზე გავრცელებული სივრცეში. იგი კონცენტრირებული ვარსკვლავი, სადაც წყალბადის იქმნება შედეგად შერწყმა. მიუხედავად იმისა, რომ ჰელიუმი ატმოსფეროში საკონცენტრაციო 1 ნაწილი 200-ე. (5 ppm) და შეიცავს მცირე რაოდენობით რადიოაქტიური მინერალები, meteorite ჯირკვლის, ასევე მინერალური წყაროები, დიდი რაოდენობით ელემენტს ნაპოვნი შეერთებული შტატები (განსაკუთრებით Texas, New Mexico City, Kansas, Oklahoma, Utah, და Arizona), როგორც კომპონენტი (7.6%) ბუნებრივი აირით. მცირე და მისი მარაგი აღმოაჩინეს ავსტრალია, ალჟირი, პოლონეთი, კატარის და რუსეთში. ქერქი ჰელიუმის კონცენტრაცია მხოლოდ 8 ppb.

იზოტოპების

ძირითადი თითოეული ჰელიუმის ატომის შეიცავს ორ პროტონების, მაგრამ, როგორც სხვა ელემენტები, მას იზოტოპების. ისინი შეიცავენ ერთი ექვსი ნეიტრონები, ასე რომ მათი მასობრივი ნომრები ვადით სამიდან რვა. სტაბილური ამ ელემენტები, რომლის წონა განისაზღვრება ჰელიუმი ატომური ნომერი 3 ⁽³ მან და 4) ⁽⁴ მან). ყველა სხვა რადიოაქტიური და სწრაფად decay შევიდა სხვა ნივთიერებები. დედამიწის ჰელიუმი არ არის ორიგინალური ნაწილი პლანეტაზე, იგი ჩამოყალიბდა შედეგად რადიოაქტიური decay. Alpha ნაწილაკების ემიტირებული მიერ ბირთვების რადიაციული მძიმე ნივთიერებების იზოტოპური ⁴ ის ბირთვს. Helium არ დაგროვება დიდი რაოდენობით ატმოსფეროში, რადგან დედამიწის სიმძიმის არ არის საკმარისი, რათა არ დაუშვას თანდათანობით ჩამოდის კოსმოსში. კვალი ³ მან მსოფლიოში განმარტა უარყოფითი beta decay წყალბადის იშვიათ 3 ელემენტი (tritium). ⁴ ის ყველაზე გავრცელებული სტაბილური იზოტოპი: ⁴ თანაფარდობა მან ატომები მიმართ ³ ის დაახლოებით 700 ათასი 1 ატმოსფეროს და დაახლოებით 7 მილიონი 1 ზოგიერთ ჰელიუმი მდიდარი მინერალები ..

ფიზიკური თვისებები ჰელიუმი

დუღილის და დნობის წერტილი ამ საქონლის დაბალი. ამ მიზეზით, ჰელიუმი არსებობს, როგორც გაზის გარდა ექსტრემალურ პირობებში. მან გაზის იხსნება წყალში ნაკლებია, ვიდრე ნებისმიერი სხვა გაზის და განაკვეთის გავრცელების მეშვეობით მყარი სხეულის სამჯერ მეტია, ვიდრე ჰაერში. მისი refractive ინდექსი უახლოესი უახლოვდება 1.

თერმოკონდუქტომეტრიული ჰელიუმი არის მეორე მხოლოდ წყალბადის თბოგამტარობა, კონკრეტული სითბოს და მისი ძალიან მაღალი. ზე ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე თბება დროს გაფართოებას, და ქვემოთ 40 K - დამთავრდება. აქედან გამომდინარე, T <40 K ჰელიუმი შეიძლება გარდაიქმნება თხევად ფართოვდება.

ელემენტი იზოლატორში, თუ არ არის იონიზირებული სახელმწიფო. ისევე, როგორც სხვა კეთილშობილი აირები, ჰელიუმი აქვს metastable ენერგიის დონეზე, რომელიც საშუალებას იძლევა, რომ იყოს იონიზირებული ელექტრული განმუხტვის მსგავსი ძაბვის ქვემოთ იონიზაციის პოტენციალი.

ჰელიუმ-4 არის უნიკალური, რომ მას აქვს ორი თხევადი ფორმით. Usual ეწოდა ჰელიუმი მე და არსებობს ტემპერატურა მერყეობს დუღილის წერტილი 4.21 K (-268,9 ° C) დაახლოებით 2,18 K (-271 ° C). ქვემო თერმოკონდუქტომეტრიული 2,18 K ⁴ ის ხდება 1000-ჯერ მეტია, ვიდრე სპილენძის. ეს ფორმა ეწოდება ჰელიუმი II, განასხვავებს მას ჩვეულებრივი. ეს ზედენად: სიბლანტის იმდენად დაბალია, რომ არ შეიძლება შეფასდეს. Helium II ავრცელებს შევიდა თხელი ფილმი ზედაპირზე ნებისმიერი ნივთიერება, რომელიც ეხებოდა, და ეს ფილმი მიედინება გარეშე უთანხმოება კი წინააღმდეგ სიმძიმის.

Less abundant ჰელიუმ-3 აყალიბებს სამი სხვადასხვა თხევადი ფაზის, რომელთაგან ორი ზედენად. Superfluidity ⁴ მან აღმოაჩინა საბჭოთა ფიზიკოსი PETROM Leonidovichem Kapitsey შუა რიცხვებში 1930, და იგივე მოვლენაა ³ მან პირველად შენიშნა Douglas D. Osheroff, დევიდ მ ლი, და Robert C. Richardson, ამერიკის შეერთებული შტატები 1972 წელს.

თხევადი ნარევი ორი იზოტოპი ჰელიუმ-3 და -4 ტემპერატურის ქვემოთ 0.8 K (-272.4 ° C) იყოფა ორ ფენა - არსებითად სუფთა ³ მამაკაცი და ⁴ ის ნარევი 6% ჰელიუმი-3. მოშლა ³ ის ⁴ მას თან ახლავს გაგრილების ეფექტი, რომელიც გამოიყენება კრიოსტატი სტრუქტურების რომელიც ჰელიუმი ტემპერატურა ქვემოთ 0.01 K (-273,14 ° C) და შენარჩუნდეს რამდენიმე დღის განმავლობაში.

კავშირები

ნორმალურ პირობებში, ჰელიუმი არის ქიმიურად ინერტული. უკიდურეს შეგიძლიათ შექმნათ რთული ელემენტი, რომელიც ნორმალური ტემპერატურა და ზეწოლის ინდიკატორები არ არის სტაბილური. მაგალითად, ჰელიუმი შეუძლია შექმნას ნაერთების იოდით, ვოლფრამი, ფთორის, ფოსფორისა და გოგირდის, როდესაც ექვემდებარებიან ელექტრო glow დათხოვნა ან ელექტრონულ დაბომბვის პლაზმაში სახელმწიფო. ამგვარად, შეიქმნა Hene, HgHe _10, როდესაც ი ₂ და მოლეკულური იონის მან ₂ ⁺ ₂ არ ^++, heh ⁺ და Hed ^+. ეს ტექნიკა ასევე ნეიტრალური მოლეკულა მან ₂ და HgHe.

პლაზმური

სამყაროს უპირატესად ნაწილდება იონიზირებული ჰელიუმი, რომლის თვისებები განსხვავდება არსებითად მოლეკულური. ელექტრონები და პროტონები არ იყო დაკავშირებული, და მას აქვს ძალიან მაღალი გამტარობის თუნდაც ნაწილობრივ იონიზირებული სახელმწიფო. On ბრალი ნაწილაკების არის ძალიან გავლენას ახდენს მაგნიტური და ელექტრული ველები. მაგალითად, მზის ქარი ჰელიუმი იონების ურთიერთქმედება იონიზირებული წყალბადის magnetosphere დედამიწის, რამაც ციალი.

აღმოჩენის დეპოზიტების აშშ

მას შემდეგ, რაც ბურღვა 1903 Dexter, Kansas, მას მიღებული არასამთავრობო აალებადი გაზის. თავდაპირველად, ეს არ იყო ცნობილი, რომ იგი შეიცავს ჰელიუმი. გაზის იპოვეს, განსაზღვრული სახელმწიფო Erasmus Haworth გეოლოგი, რომელიც აგროვებს ნიმუშები და უნივერსიტეტის Kansas გავლით ქიმიკოსები ქედის Gamiltona და დავით McFarland აღმოჩნდა, რომ იგი შეიცავს 72% აზოტი, 15% მეთანი, 1% წყალბადის და 12% არ იყო განსაზღვრული. შემდეგ ხარჯვის შემდგომი ანალიზი, მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ 1.84% ნიმუში ჰელიუმი. ასე რომ, ჩვენ ვიცით, რომ ეს ქიმიური ელემენტს წარმოადგენს დიდი რაოდენობით სიღრმეში Great Plains, სადაც შეიძლება მოპოვებული ბუნებრივი აირით.

საწარმოო

ეს გააკეთა შეერთებული შტატები მსოფლიოს წარმოების ჰელიუმი ლიდერი. წინადადებით სერ რიჩარდ Threlfall, აშშ საზღვაო დაფინანსებული სამი პატარა პილოტი მცენარეთა წარმოების ეს ნივთიერება დროს პირველი მსოფლიო ომის დროს, რათა უზრუნველყოს barrage ბურთები მსუბუქი არასამთავრობო აალებადი მოხსნას აირით. მისი თქმით, ამ პროგრამის წარმოებული სულ 5700 მ ³ 92 პროცენტი მას, თუმცა ეს იქნა მიღებული მხოლოდ მინიმუმ 100 ლიტრი გაზი. ამ თანხის ნაწილი გამოყენებული იყო მსოფლიოში პირველი ჰელიუმი airship აშშ საზღვაო C-7, რამაც მისი ქალიშვილობის Voyage საწყისი Hampton Roads (Virginia) at Bolling Field (Washington, DC) დეკემბერი 7, 1921.

მიუხედავად იმისა, რომ პროცესი დაბალი ტემპერატურა თხევადი გაზის იმ დროს არ იყო საკმარისად განვითარებული უნდა იყოს მნიშვნელოვანი დროს პირველი მსოფლიო ომის შემდეგ, გაგრძელდება. Helium ზოგადად გამოიყენება როგორც ლიფტით გაზის თვითმფრინავი. მოთხოვნა გაიზარდა დროს მეორე მსოფლიო ომის დროს, როდესაც იგი გამოიყენება shielded რკალი შედუღების. ელემენტის ასევე დიდი მნიშვნელობა აქვს შექმნას ატომური ბომბი "Manhattan".

აშშ-ის ეროვნული სარეზერვო

1925 წელს ამერიკის შეერთებული შტატების მთავრობის შექმნა ეროვნული რეზერვის ჰელიუმის Amarillo, Texas, სამხედრო დირიჟაბლების ომის დროს და კომერციული დირიჟაბლების მშვიდობის. გაზის გამოყენებით დაეცა მას შემდეგ, რაც მეორე მსოფლიო, მაგრამ საფონდო გაიზარდა 1950 წელს, რათა უზრუნველყოს, სხვა საკითხებთან ერთად, იგი აწვდის, როგორც გამაგრილებლის გამოიყენება წარმოების ჟანგბადის წყალბადის საწვავის დროს სივრცეში რასის და ცივი ომი. გამოყენება ჰელიუმი ამერიკის შეერთებულ შტატებში 1965 წელს, რვა ჯერ აღემატება პიკური მოხმარება ომის დროს.

მიღების შემდეგ საქართველოს კანონის ჰელიუმი 1960 სამთო ბიუროს Streak 5 კერძო კომპანიების ამონაწერი ელემენტს ბუნებრივი აირით. ამ პროგრამის აშენდა 425 კმ მილსადენის დაკავშირება ამ მცენარეთა ხელისუფლება ნაწილობრივ გაღარიბებული გაზის სფეროში ახლოს Amarillo, Texas. Helium აზოტის ნარევი იტუმბება მიწისქვეშა შენახვის, და დარჩა იქ, სანამ არ არის საჭირო ეს.

1995 მოცულობა საფონდო იყო შეკრებილი მილიარდი კუბური მეტრი, ხოლო ვალის ეროვნული სარეზერვო 1,4 მილიარდი დოლარი, რაც აიძულა აშშ-ის კონგრესის 1996 წელს ფაზა გარეთ. მიღების შემდეგ, 1996 წელს საქართველოს კანონში პრივატიზების ჰელიუმი ბუნებრივი რესურსების სამინისტროს დაიწყო ლიკვიდაცია მაღაზია 2005 წელს.

სუფთა და წარმოება

Helium წლამდე 1945 წელი ჰქონდა სიწმინდეს დაახლოებით 98%, სხვა 2% -ს აზოტის, რომ საკმარისია დირიჟაბლების. 1945 წელს, ის წარმოებული მცირე რაოდენობის 99.9 პროცენტი გაზის გამოყენება რკალი შედუღების. 1949 წელს, სიწმინდეს ელემენტს მიაღწია 99,995%.

მრავალი წლის განმავლობაში, ამერიკის შეერთებული შტატები უფრო მეტი, ვიდრე 90% მსოფლიოს კომერციული ჰელიუმი. 2004 წლიდან მოყოლებული, ყოველ წელს შემუშავდა 140 მლნ მ ^3, 85%, რომლებიც მოხდეს შეერთებული შტატები, 10% განხორციელდა ალჟირი, ხოლო დანარჩენი - რუსეთსა და პოლონეთში. ძირითადი წყაროები ჰელიუმი მსოფლიოში ბუნებრივი აირის სფეროში Texas, Oklahoma და Kansas.

პროცესი მოპოვების

Helium (სიწმინდეს 98.2%) არის ამოღებული გათხევადების ბუნებრივი აირის სხვა კომპონენტების დაბალ ტემპერატურაზე და მაღალ ზეწოლა. ადსორბციული სხვა აირები დამთავრდება გააქტიურებული ნახშირბადის შეუძლია მიაღწიოს სიწმინდეს 99,995%. მცირე ჰელიუმი დროს წარმოებული საჰაერო გათხევადების ფართომასშტაბიანი. 900 ტონა საჰაერო შეგიძლიათ მიიღოთ დაახლოებით 3.17 კუბური მეტრი. m აირით.

გამოყენების სფერო

Noble გაზი უკვე გამოიყენება სხვადასხვა სფეროებში.

• Helium, რომელიც თვისებები საშუალებას მიიღოს ძალიან დაბალი ტემპერატურა, რომელიც გამოიყენება, როგორც გაციების აგენტი LHC, MRI ზეგამტარი მაგნიტი აპარატი და ბირთვული მაგნიტური რეზონანსის სპექტრომეტრები, სატელიტური აღჭურვილობა, ისევე როგორც გათხევადების ჟანგბადის და წყალბადის რაკეტები "აპოლო".
• როგორც ინერტული გაზის შედუღების ალუმინის და სხვები. ლითონები წარმოების ნახევარგამტარები და ოპტიკური ბოჭკოები.
• .. შექმნა წნევის საწვავის ტანკები სარაკეტო სისტემებში, განსაკუთრებით მოქმედი თხევადი წყალბადი, t მხოლოდ ჰელიუმის გაზი ინარჩუნებს სახელმწიფო აგრეგაციას, როდესაც წყალბადის რჩება თხევად);
• მან-Ne გაზის ლაზერები რომლებიც გამოიყენება სკანირების შტრიხ შესახებ სალაროებში სუპერმარკეტებში.
• Helium-ion მიკროსკოპი საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ საუკეთესო იმიჯი, ვიდრე ელექტრონული.
• იმის გამო, რომ მაღალი გამტარიანობა კეთილშობილური გაზის გამოიყენება შესამოწმებლად ტბები, მაგალითად, მანქანის კონდიცირების სისტემები, ისევე როგორც სწრაფი შევსების airbag საფუძველზე შეჯახება.
• დაბალი სიმკვრივის საშუალებას დეკორატიული ბურთები ივსება ჰელიუმი. ინერტული აირის ნაცვლად, ასაფეთქებელი წყალბადის გაზის დირიჟაბლების და ბურთები. მაგალითად, მეტეოროლოგია, ჰელიუმის ბუშტები გამოიყენება მოხსნას საზომი ინსტრუმენტი.
• კრიოგენული გამაგრილებლის გამოიყენება, რადგან ტემპერატურა ქიმიური ელემენტი მინიმალური შესაძლო თხევადი სახელმწიფო.
• Helium, რომელიც თვისებები უზრუნველყოს, რომ დაბალი ქიმიური და წყალში ხსნადობა (და სისხლში), ნარევი ჟანგბადის იპოვა განაცხადის რესპირატორული ფორმულირებები scuba diving და ჩატარების caisson მუშაობა.
• Meteorites და ქანების ანალიზი შინაარსი ამ ელემენტს, რათა დადგინდეს მათი ასაკი.

Helium: თვისებები ელემენტს

მან ძირითადი ფიზიკური თვისებების ასეთია:

• ატომური ნომერი: 2.
• ნათესავი მასა ჰელიუმის ატომის: 4,0026.
• დნობის წერტილი: არ.
• დუღილის წერტილი: -268,9 ° C.
• სიმჭიდროვე (1 ბანკომატები, 0 ° C): 0,1785 g / n.
• დაჟანგულობის 0.