Октябрь 2018
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
« Сен    
1234567
891011121314
15161718192021
22232425262728
293031  
Яндекс.Метрика

Гелий и все о нем

Гелий – пассивный газ 18-й компании повторяющейся таблицы. Это 2-й самый простой элемент после водорода. Гелий – газ без тона, аромата и вкуса, который является водянистым при температуре -268.9 °C. Точки кипения и замерзания его ниже, чем у любого иного знаменитого вещества. Это один элемент, который не затвердевает при замораживании при хорошем атмосферном давлении. Чтобы гелий переступил в жесткое положение, нужно 25 атмосфер при температуре 1 К.

История открытия

Гелий был обнаружен в газовой окружающей среде, окружающей Солнце, французским астрологом Пьером Жансеном, который в 1868 году в процессе затмения нашел ослепительную желтоватую полосу в диапазоне солнечной хромосферы. Изначально ожидалось, что данная черта представляла элемент металл. В том же году британский астролог Джозеф Норман Локьер замечал желтоватую полосу в солнечном диапазоне, которая не отвечала знаменитым чертам натрия D1 и D2, и потому он представил ее чертой D3. Локьер сделал вывод, что она была обусловлена веществом на Солнце, незнакомом на Земле. Он и химик Эдвард Франкленд в наименовании элемента применяли греческое наименование Солнца «гелиос».

В 1895 году английский химик мистер Уильям Рамзай обосновал существование гелия на Земле. Он обрел пример урансодержащего металла клевеита, и после изучения газов, возникших при его нагреве, он нашел, что желтая черта в диапазоне сходится с чертой D3, созерцаемой в диапазоне Солнца. Так что, свежий элемент был полностью установлен. В 1903 году Рамзи и Фредерик Содду установили, что гелий считается продуктом неожиданного разрушения радиоактивных препаратов. Если интересует поставка гелия советуем сайт http://www.infrapro.ru/.

гелий характеристики

Распределение в природе

Масса гелия составляет около 23% всей массы Вселенной, и элемент считается 2-м по распространенности в открытом космосе. Он устремлен в звездных телах, где появляется из водорода в итоге ядерного синтеза. Впрочем в атмосфере земли гелий располагается в концентрации 1 часть на 200 млн. (5 промилле) и в незначительных числах находится в радиоактивных минералах, метеоритном железе, и в минеральных источниках, огромные масштабы элемента встречаются в США (в особенности в Техасе, Нью-Мексико, Канзасе, Оклахоме, Аризоне и Юте) в роли компонента (до 7,6%) естественного газа. Незначительные его резервы были замечены в Австралии, Алжире, Польше, Катаре и РФ. В земной коре концентрация гелия равна только около 8 элементов на миллион.

Изотопы

Ядро любого атома гелия имеет 2 протона, однако, как и у прочих частей, у него имеется изотопы. Они имеют от одного до 6 нейтронов, потому их групповые числа располагаются в спектре от 3-х до 8. Надежными из них считаются детали, у которых масса гелия устанавливается ядерными числами 3 (3He) и 4 (4He). Все другие радиоактивны и быстро распадаются на иные вещества. Земной гелий не классифицируется первичной образующей планеты, он сформировался в итоге радиоактивного разрушения. Альфа-частицы, испускаемые ядрами трудных радиоактивных препаратов, представляют из себя ядра изотопа 4He. Гелий не скапливаются в огромных числах в окружающей среде, поскольку гравитации Земли мало, чтобы отвести его незаметную утечку в космос. Отпечатки 3He на Земле объясняются негативным бета-распадом необычного элемента водорода-3 (трития). 4He считается наиболее популярным из надежных изотопов: соответствие числа атомов 4He к 3He составляет около 700 млн. к 1 в окружающей среде и около 7 млрд к 1 в определенных гелийсодержащих минералах.

масса гелия

Физические характеристики гелия

Температура кипения и плавления у данного элемента минимальные. По данной причине гелий есть в качестве газа, кроме необычных требований. Газовый He в воде открывается меньше, чем какой-нибудь другой газ, а скорость диффузии через жесткие тела втрое больше, чем у воздуха. Его уровень преломления ближе всего продвигается к 1.

Теплопроводность гелия проигрывает только теплопроводности водорода, а его удельная теплоемкость необыкновенно большая. При стандартных температурах при расширении он греется, а ниже 40 K – студится. Потому при Т<40 K гелий можно преобразовать в жидкость маршрутом расширения.

Элемент считается диэлектриком, если не располагается в ионизованном пребывании. Как и у прочих великодушных газов, у гелия есть устойчивые энерго значения, которые дают возможность ему оставаться ионизованным в электрическом ряде, когда усилие остается ниже потенциала ионизации.

Гелий-4 уникален тем, что владеет 2-мя водянистыми конфигурациями. Стандартная именуется гелий I и есть при температурах от точки кипения 4,21 К (-268,9 °C) до около 2,18 К (-271 °C). Ниже 2,18 K теплопроводность 4He является в 1000 раз больше, чем у меди. Данная выкройка именуется гелий II, чтобы отличить ее от стандартной. Она владеет сверхтекучестью: вязкость так невысокая, что не может быть измерена. Гелий II разливается в узкую пленку на плоскости любого вещества, которого касается, и данная пленка протекает без трения даже против силы тяжести.

Менее щедрый гелий-3 формирует 3 разные водянистые фазы, 2 из которых сверхтекучи. Сверхтекучесть в 4He была замечена русским физиком Петром Леонидовичем Капицей в начале 1930-х годов, и аналогичное явление в 3He было в первый раз отмечено Дугласом Д. Ошеровым, Дэвидом М. Ли, и Робертом С. Ричардсоном из Соединенных Штатов в 1972 году.

Некрепкая примесь 2-ух изотопов гелия-3 и -4 при температурах ниже 0,8 К (-272.4 °C) делится на 2 пласта – почти чистого 3He и консистенции 4He с 6% гелия-3. Разжижение 3He в 4He сопровождается остужающим результатом, который применяется в системе криостатов, в которых температура гелия спускается ниже 0,01 К (-273,14 °C) и удерживается такой на протяжении нескольких суток.

шары с гелием

Объединения

В стандартных условиях гелий химически инертен. В необычных можно создать объединения элемента, которые при стандартных данных температуры и давления не считаются надежными. К примеру, гелий может организовывать объединения с йодом, вольфрамом, фтором, фосфором и серой, когда он подвергается действию электрического гниющего ряда при бомбардировке электронами либо может плазмы. Так что, были сделаны HeNe, HgHe10, WHe2 и молекулярные ионы Не2+, Не2++, HeH+ и HeD+. Данная техника также сделала возможным получить промежуточные молекулы Не2 и HgHe.

Плазма

Во Вселенной в основном распространен ионизованный гелий, характеристики которого ощутимо различаются от молекулярного. Электроны и протоны его не сопряжены, и он владеет крайне повышенной электропроводностью даже в отчасти ионизованном пребывании. На заряженные частички сильное влияние проявляют магнитные и спортивные поля. К примеру, в солнечном ветре ионы гелия совместно с ионизованным водородом ведут взаимодействие с магнитосферой Земли, вызывая южные блеска.

температура гелия

Изобретение месторождений в Соединенных Штатах

После бурения скважины в 1903 году в Декстере, штат Канзас, был получен огнестойкий газ. Изначально не было известно, что в нем находится гелий. Какой газ был обнаружен, установил геолог штата Эразмус Хаворт, который собрал его эталоны и в институте Канзаса при помощи химиков Кэди Гамильтона и Дэвида Макфарланда нашел, что тот имеет 72% азота, 15% метана, 1% водорода и 12% не было идентифицировано. Проведя следующие тесты, специалисты нашли, что 1,84% пробы составляет гелий. Так узнали о том, что этот синтетический элемент находится в множествах в недрах Знаменитых равнин, откуда его можно вытянуть из естественного газа.

Индустриальное изготовление

Это сделало США лидером всемирного изготовления гелия. По предложению сэра Ричарда Трельфалла, ВМС США оплатили 3 незначительных опытных автозавода для принятия данного вещества в процессе Второй мировой войны в целях снабдить заградительные аэростаты легким огнестойким подъемным газом. По этой платформе были сделаны всего 5700 м3 92-процентного He, впрочем до данного были обретены только менее 100 л газа. Часть данного размера была применена в 1-м во всем мире гелиевом дирижабле ВМФ США С-7, который сделал собственный первый путь из Хэмптон-Роудс (штат Виргиния) в Боллинг-Филд (Вашингтон, округ Колумбия) 7 января 1921 года.

Впрочем процесс низкотемпературного сжижения газа тогда не был довольно спроектирован, чтобы очутиться значительным в процессе Второй мировой войны, изготовление продлилось. Гелий преимущественно применялся в роли подъемного газа в летательных аппаратах. Спрос на него повысился в процессе Первой мировой войны, когда его стали использовать при экранированной дуговой сварке. Элемент также имел значительное значение в плане образования ядерной бомбы «Манхэттен».

размер гелия

Государственный резерв США

В 1925 году правительство США сотворило Государственный резерв гелия в Амарилло, штат Техас, в целях снабжения боевых дирижаблей в процессе битвы и платных легких кораблей в миролюбивое время. Применение газа после 2-й мировой снизилось, однако резерв был повышен в 1950-х гг. для снабжения, среди остального, его поставок в роли теплоносителя, используемого в изготовлении кислородно-водородного ракетного горючего во время галактической автогонки и прохладной битвы. Применение гелия в Соединенных Штатах в 1965 году в 8 раз превзошло предельное употребление боевого времени.

После принятия законопроекта о гелии 1960 года Высокое бюро наняло 5 приватных заводов для извлечения элемента из естественного газа. Для данной платформы был сконструирован 425-км газовый провод, склеивший эти автозаводы с государственным отчасти бессильным газовым месторождением возле Амарилло в Техасе. Гелий-азотная примесь закачивалась в подземное помещение и оставалась там, пока в ней не появлялась потребность.

К 1995 году был сконцентрирован резерв размером миллион кубометров, а задолженность Государственного запаса составила 1,4 млн долларов США, что заставило Конгресс США в 1996 г. постепенно отказаться от него. После принятия в 1996 г. законопроекта о приватизации гелия Министерство естественных ресурсов перешло к ликвидации хранилища в 2005 году.

гелий газовый

Чистота и масштабы изготовления

Гелий, выпущенный до 1945 года, имел аккуратность около 98%, другие 2% доводились на азот, что было необходимым для дирижаблей. В 1945 г. было выпущено незначительное число 99,9-процентного газа для применения в дуговой сварке. К 1949 г. чистота производимого элемента добилась 99,995%.

В течение многих лет США выпускали не менее 90% всемирного размера платного гелия. Начиная с 2004 года, каждый год его производилось 140 млрд м3, 85% из которых приходится на США, 10% выпускалось в Алжире, а другое – в РФ и Польше. Главными источниками гелия во всем мире считаются газовые месторождения Техаса, Оклахомы и Канзаса.

Процесс принятия

Гелий (аккуратностью 98,2%) акцентируют из естественного газа маршрутом сжижения прочих элементов при невысоких температурах и при больших давлениях. Адсорбция прочих газов холодным активированным углем дает возможность достичь аккуратности 99,995%. Незначительный размер гелия выполняется при сжижении воздуха в огромных размерах. Из 900 т воздуха можно получить около 3,17 куб. м газа.

гелий пассивный газ

Сферы использования

Великодушный газ нашел широкое применение в различных областях.

  • Гелий, характеристики которого дают возможность приобретать сверхнизкие температуры, применяется как остужающий представитель в Огромном адронном коллайдере, сверхпроводящих магнитах аппаратов МРТ и спектрометров ядерного магнитного отклика, спутниковой аппаратуры, и для сжижения воздуха и водорода в ракетах «Аполлон».
  • В роли вялого газа для сварки алюминия и другие. металлов, при изготовлении оптоволокна и полупроводников.
  • Для образования давления в топливных контейнерах ракетных моторов, в особенности тех, работающие на некрепком водороде, т. к. лишь гелий газовый сохраняет свое агрегатное положение, когда водород остается водянистым);
  • He-Ne газовые лазеры применяются для распознавания штрих-кодов на кассах в магазинах.
  • Гелий-ионный микроскоп дает возможность получить самые лучшие картинки, чем электронный.
  • Благодаря повышенной проницаемости великодушный газ применяется для проверки утечек, к примеру, в системах кондиционирования воздуха авто, и для оперативного заполнения подушек безопасности при столкновении.
  • Невысокая насыщенность дает возможность заполнять искусственные шары с гелием. Пассивный газ поменял напряженный водород в дирижаблях и легких шарах. К примеру, в метеорологии, шары с гелием применяются для роста замерных устройств.
  • В низкотемпературной технике служит теплоносителем, так как температура данного синтетического элемента в некрепком пребывании максимально вероятная.
  • Гелий, характеристики которого обеспечивают ему невысокую реактивность и растворимость в воде (и крови), в консистенции с кислородом нашел широкое применение в респираторных составах для подводного плавания с аквалангом и выполнения кессонных работ.
  • Метеоры и высокие породы разбираются на содержание этого элемента для определения их возраста.

Оставить комментарий

Посетители сайта