Гелийн: шинж чанар, шинж чанар, програм

Гелийн - үелэх 18 бүлгийн идэвхгүй хий. Энэ нь устөрөгч дараа хоёр дахь хөнгөн элемент юм. Гелийн - өнгө, үнэр болон амт ямар хийн -268,9 ° С-ийн температурт шингэн болдог буцлах цэг болон түүний хөлдөх цэг бусад мэдэгдэж бодисын доогуур. Энэ нь ердийн атмосферийн даралтад хөргөх нь баталгаажуулахын биш юм л элемент юм. Тэрээр 1 К-ийн температурт 25 Агаар мандалын байх ёстой хатуу төлөвт шилжсэн

нээлт түүх

Гелийн нар эргэн тойрны байгалийн хийн агаар мандал дахь олдсон, Францын одон оронч Пьер Zhansenom 1868 онд хиртэх үед нарны chromosphere спектрийн нь тод шар мөрийг олсон байна. Эхэндээ энэ нь мөр нь элемент натри төлөөлнө гэж таамаглаж байна. Мөн онд, англи одон орон судлаач Dzhozef Норман Lockyer нарны спектрийн мэдэгдэж натрийн шугам тохирох биш үү дахь шар шугам ажиглагдсан ₁ D болон D _2, улмаар энэ нь нэг мөр D ₃ нэрлэсэн _байна. Lockyer энэ дэлхий дээр Sun тодорхой бус нь бодисын улмаас байна гэж дүгнэсэн. Тэр болон Грекийн нэрийг "Helios" Нарыг ашиглан нэр элементэд химич Эдвард Frankland

1895 онд Их Британийн химич Сэр Uilyam Ramzay Дэлхий дээр гелий байгааг нотолсон байна. Тэр дээж cleveite ураны агуулсан эрдэс хүлээн авч, халаалт явцад үүссэн хий нь шалгаж дараа нь спектрийн тод шар шугам D _3, нарны спектрийн ажиглагдаж давхцдаг болохыг тогтоосон байна. Тиймээс шинэ элемент эцэст нь суулгасан байна. 1903 онд Ramsay, Фредерик Soddy Гелийн цацраг идэвхт бодис аяндаа задралын бүтээгдэхүүн болохыг тогтоожээ.

байгальд Түгээх

гелий масс ертөнцийн нийт массын 23%, мөн элемент орон зай дахь хамгийн төрлийн хоёр дахь нийтлэг байдаг. Энэ нь од, устөрөгчийн үр Fusion үүссэн байна төвлөрч байна. агаар мандал дахь Гелийн 200-ны 1 хэсэг нь төвлөрөл байгаа ч. (5 ррм) болон цацраг идэвхт ашигт малтмал, солир булчирхай, түүнчлэн ашигт малтмалын эх үүсвэр, АНУ-ын (ялангуяа Техас, Нью-д олдсон элементийн их хэмжээний бага хэмжээгээр агуулагдаж байна Мексик хот, Канзас, Оклахома, Юта, байгалийн хийн Аризона) бүрэлдэхүүн хэсэг (7.6%) байна. Жижиг, түүний нөөц Австрали, Алжир, Польш, Катар, ОХУ-д нээсэн байна. царцдас Гелийн агууламж нь зөвхөн 8 тухай ppb байна.

изотопууд

Гелийн атомын бүрийн цөм бусад элементүүдтэй адил, энэ изотоп байдаг, хоёр протон агуулдаг, гэхдээ. Тэд нэг нь зургаан нейтрон нь агуулж байдаг учир нь тэдний масс тоо гурваас найм хүртэл. Эдгээрээс тогтвортой Түүний жин нь Гелийн атомын дугаар 3 ⁽³ Тэр) ба 4 ⁽⁴ Тэр) тодорхойлно элемент юм. Бусад бүх цацраг идэвхт, хурдацтай бусад бодис болгон муудах. Дэлхийн Гелийн гаригийн анхны хэсэг биш юм, энэ нь цацраг идэвхт задралын үр дүнд бий болсон. цацраг идэвхт хүнд бодисын бөөм аас ялгарах альфа хэсгүүд ⁴ Тэр цөм изотоп байдаг. Дэлхийн хүндийн аажмаар сансарт задруулсан-ээс урьдчилан сэргийлэх хангалттай биш юм, учир нь Гелийн, агаар мандалд их хэмжээгээр хуримтлагддаг байна. Дэлхийн ³ Тэр ул мөрийг сөрөг бета муудах устөрөгчийн ховор 3-р элемент (Tritium хийн) тайлбарласан байна. ⁴ Тэр тогтвортой изотопи нь хамгийн түгээмэл юм: Тэр ⁴ харьцаа ³ Тэрээр 700 мянга орчим 1 агаарт ойролцоогоор 7 сая 1 зарим Гелийн баялаг ашигт малтмал юм руу атом ..

гелий физик шинж чанар

Энэ зүйлийн буцлах ба хайлах цэг хамгийн бага байна. Энэ шалтгааны улмаас, Гелийн эрс тэс нөхцөлд бусад нь хий гэж байдаг. Тэр хий багатай бусад хийг бодвол усанд ууссан бөгөөд хатуу биед дамжин нэвчих хэмжээ агаарын харьцуулахад гурав дахин их байдаг. хамгийн ойр, түүний хугарлын илтгэгч арга 1.

гелий нь дулаан дамжилтын зөвхөн устөрөгч дулаан дамжилтын, тодорхой дулаан болон түүний ер бусын өндөр нь хоёр дахь нь юм. ердийн температурт энэ нь өргөтгөх явцад халсан бөгөөд 40 K доор - хөргөлттэй. Тиймээс T үед <40 K Гелийн шингэн болгон өргөжүүлэх замаар өөрчилж болно.

Элемент нь тусгаарлагчийг ионжуулагч төлөвт биш бол юм. бусад төртэй хий адил, Гелийн хүчдэлийн иончлолын боломж доогуур байх үед энэ нь цахилгаан ялгадастай хамт ионжуулагч байх боломж нь metastable эрчим хүчний түвшинг байна.

Гелийн-4 нь хоёр шингэн хэлбэртэй байна гэж онцгой юм. Ердийн гэж нэрлэдэг Гелийн Би болон 4.21 К буцлах цэгээс эхлээд температурт байгаа (-268,9 ° C) тухай 2,18 K (-271 ° C). 2,18 K ⁴ Доод дулаан дамжилтын Тэр зэс илүү 1000 дахин их болж байна. Энэ хэлбэр нь энгийн ялгахын тулд, Гелийн II гэж нэрлэдэг. Энэ нь superfluid байна: зуурамтгай чанар нь энэ нь хэмжиж болохгүй гэдгийг маш бага байна. Гелийн II холбогдох аливаа бодисын гадаргуу дээр нимгэн хальс руу тархаж, энэ кино тэр ч байтугай таталцлын эсрэг үрэлтийн ямар урсаж байна.

Бага элбэг Гелийн-3 гурван өөр шингэн үе шаттай, хоёр нь superfluid юм болдог. ⁴ Тэрээр Зөвлөлтийн физикч нээсэн байна Superfluidity Petrom Leonidovichem Kapitsey дунд 1930-аад онд, Тэр анх 1972 онд АНУ-ын Дуглас Д. Osheroff, Дэвид М. Ли, Роберт C. Ричардсон анзаарсан байна ³ ижил үзэгдэл.

хоёр изотопын гелий-3 нь шингэн холимог болон -4 0.8 K (-272.4 ° C) нь доод температурт хоёр давхаргад хуваагдана - Тэр болон гелий-3 6% нь ⁴ Тэр хольц нь үндсэндээ цэвэр ^{3. 3} Тэр нь татан буулгах ⁴ Тэрээр (° C -273,14) нь Гелийн температур K доор 0.01 байна cryostat бүтцийн хэрэглэж байна хөргөх нөлөө дагалдаж, хэдэн хоногийн турш хадгалагдаж байна.

холболтууд

Хэвийн нөхцөлд, Гелийн химийн идэвхигүй байна. Эцэст нь хэвийн температур, даралт үзүүлэлтүүдийг тогтвортой биш юм нийлмэл элемент үүсгэж болно. Жишээ нь, Гелийн нь цахилгаан гэрэл ялгадас буюу плазмын төлөвт электрон довтолгоон өөр өртөж байхад, иод, гянт болд, фтор, фосфор, хүхэр бүхий нэгдлүүдийг бий болно. Тиймээс энэ нь HeNe, HgHe ₁₀ WHe ₂ болон молекулын ион Тэр ₂ ⁺ ₂ бус, ^++, HeH ⁺ болон HeD ⁺ бий болгосон ^байна. Энэ арга нь төвийг сахисан, молекул Тэр _2, HgHe байна.

плазмын

орчлон ертөнцийн advantageously ионжуулагч гелий, түүний шинж чанар молекул нэлээд онцлог ялгаатай тараасан. электронууд болон протон холбоотой байсан юм, энэ нь ч хэсэгчлэн ионжуулагч байдалд маш их цахилгаан дамжуулах байна. цэнэгтэй хэсгүүд дээр маш их соронзон болон цахилгаан салбарт нөлөөлж байна. Жишээ нь, Гелийн ион нь нарны салхинд Аврора borealis учруулсан, ионжуулагч устөрөгчийн magnetosphere дэлхий харилцдаг.

АНУ-д ордын нээлт

Dexter, Канзас-д 1903 онд өрөмдлөг дараа бус, шатамхай хий гарган авсан байна. Эхэндээ энэ нь гелий агуулж байгаа нь тодорхой бус байна. Аль хий олдсон тодорхойлж, төрийн Erasmus Haworth геологич, түүний дээж, сорьц, химич Kedi Gamiltona, Дэвид McFarland дамжуулан Канзасын их сургуульд цуглуулсан байна энэ нь 72% азот, 15% нь метан, 1% устөрөгч агуулдаг бөгөөд 12% нь тодорхой байсан гэдгийг тогтоожээ. Дараагийн шинжилгээг зарцуулж дараа судлаачид гелий нь дээж хэмээн 1.84% олдлоо. Тиймээс бид энэ химийн элемент Great Plains, байгалийн хий гарган авч болно гүнд их хэмжээгээр байх юм гэдгийг би мэднэ.

аж үйлдвэрийн үйлдвэрлэл

Энэ нь АНУ-ын Гелийн удирдагч нь дэлхийн үйлдвэрлэлийн хийсэн байна. Сэр Ричард Threlfall санал болгосноор үед АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн далан бөмбөлөг хөнгөн бус шатамхай өргөх хий хангах Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед энэ бодис үйлдвэрлэх гурван жижиг туршилтын үйлдвэрийг санхүүжүүлж. Энэ хий нь зөвхөн наад зах нь 100 литр авсан боловч 5700 м ³ 92 хувьтай Тэрээр нийт энэ хөтөлбөрийн дагуу үйлдвэрлэсэн байна. Энэ хэмжээний нэг хэсэг нь дэлхийн хамгийн анхны Гелийн Airship ашиглаж байсан АНУ-ын Тэнгисийн цэргийн Hampton Зам нь анхныхаа аялалыг хийж C-7, (Virginia) дугаар нь Bolin талбай дээр (Вашингтон) арванхоёрдугаар сарын 7, 1921.

Тэр үед бага температур нь шингэн хийн үйл явц хангалттай Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед чухал ач холбогдолтой байх нь боловсруулсан байсан юм хэдий ч, үйлдвэрлэл хэвээр байна. Гелийн ерөнхийдөө агаарын хөлөгт өргөх хий болгон ашиглаж байна. Энэ нь хамгаалагдсан нуман гагнуурын хэрэглэж байхад Хэрэв эрэлт Дэлхийн хоёрдугаар дайны үед нэмэгдэж байна. элемент мөн атомын бөмбөгний "Манхэттэн" бий болгох маш их ач холбогдолтой юм.

АНУ-ын Үндэсний нөөц

1925 онд АНУ-ын засгийн газрын гелий Үндэсний нөөцийг Amarillo, Техас, дайн, энхийн цагт арилжааны airships үед цэргийн airships хангах бий болгосон байна. хий ашиглах нь Дэлхийн хоёрдугаар дараа нь буурсан, харин хувьцаа, хангах 1950 онд өссөн байна бусад зүйлсийн дунд, энэ нь орон зай арьсны өнгө болон Хүйтэн дайны үед хүчилтөрөгчийн устөрөгчийн тэсрэх үйлдвэрлэлд хэрэглэгддэг хөргөлтийн болгон нийлүүлдэг. 1965 онд АНУ-д гелий ашиглах, дайны оргил хэрэглээ найм дахин их байна.

Гелийн 1960 Уул уурхайн товчоо Цуврал 5 хувийн компаниудын тухай хууль батлагдсанаас хойш байгалийн хийн элементийг гаргаж байна. Энэ програм нь Amarillo, Техас мужийн ойролцоо засгийн газрын хэсэгчлэн шавхагдаж байгалийн хийн салбарт эдгээр ургамал холбох 425 км дамжуулах хоолой барьж байна. Гелийн-азотын холимог газар доорх агуулах руу шахаж, түүний дотор ямар ч шаардлага байхгүй болтол тэндээ үлдэв.

1995 он гэхэд хувьцаа хэмжээ, тэрбум шоо метр цугласан байсан 1.4 тэрбум долларын Үндэсний нөөц үүн гарах үе шаттайгаар 1996 онд АНУ-ын Конгресс Асуух нь өр байна. Байгалийн нөөцийн Гелийн яамны хувьчлах тухай хуулийн 1996 онд гарснаас хойш 2005 онд татан буулгах дэлгүүр эхлүүлсэн.

Цэвэр, үйлдвэрлэл

1945 жил орчим 98% -ийн цэвэршилттэй байсан хүртэл Гелийн үйлдвэрлэсэн, зарим нь 2% airships хангалттай азот байсан. 1945 онд энэ нь нуман гагнуур хэрэглэх хийн 99.9 хувь нь бага хэмжээний үйлдвэрлэсэн. 1949 он гэхэд үр дүнд элементийн цэвэршилттэй 99,995% хүрчээ.

Олон жилийн турш АНУ-ын дэлхийн арилжааны гелий 90 гаруй% үйлдвэрлэсэн. Орос, Польшийн - 2004 оноос хойш жил бүр энэ нь 140 сая м ^3, үүнээс 85% нь АНУ-д, 10% Алжир явуулсан гарч, үлдсэн хэсэг нь ажиллаж байна. Дэлхийн гелий гол эх үүсвэр нь Техас, Оклахома, Канзас, байгалийн хийн орд юм.

олж авах үйл явц

Гелийн (цэвэршилттэй 98.2%) нь бага температурт бусад бүрэлдэхүүн хэсэг болон өндөр даралт байгалийн хийн шингэрүүлэх нь сэргэж байна. бусад хийг шингээх идэвхжүүлсэн нүүрс 99,995% -ийн цэвэршилттэй хүрч чадна хөргөлттэй. гелий нь бага хэмжээний том хэмжээний агаарын шингэрүүлэх явцад үйлдвэрлэсэн. агаарын 900 тонн орчим 3.17 шоо метр авч болно. м хий.

програмын талбарууд

Noble хийн янз бүрийн салбарт хэрэглэж байна.

• Гелийн, шинж чанар нь маш бага температур олж авах боломж олгох, түүнчлэн пуужин нь хүчилтөрөгч, устөрөгч шингэрүүлэх "Аполлон" гэж, LHC, MRI superconducting соронзон аппаратуудыг, цөмийн соронзон резонансын спектрометр, хиймэл дагуулын тоног төхөөрөмж нь хөргөлтийн агент болгон ашиглаж байна.
• , хөнгөн цагаан, бусдыг гагнуурын идэвхгүй хий юм. хагас дамжуулагч ба оптик утас үйлдвэрлэхэд Metals.
• .. пуужин хөдөлгүүр, түлшний савны даралтыг үүсгэхийн тулд, ялангуяа зөвхөн Гелийн хий, шингэн устөрөгч дээр үйл ажиллагаа явуулж байгаа т хүмүүс устөрөгчийн шингэн хэвээр байгаа үед нэгтгэн түүний байдлыг хадгалдаг);
• Тэрбээр-Ne хийн лазер супермаркет-д хайрцаг газар дээр нь бар код скан ашиглаж байна.
• Гелийн ион микроскоп та электрон илүү сайн зураг авах боломжийг олгодог.
• Улмаас нэр төртэй хий Өндөр ус нэвчилт машины агааржуулагч системийн жишээ нь, алдагдлыг шалгах, түүнчлэн түргэн дүүрнэ гэж мөргөлдөж дээр дэр хэрэглэж байна.
• Бага нягтралтай гелий дүүрэн чимэглэлийн бөмбөг боломжийг олгодог. идэвхгүй хий airships, агаарын бөмбөлөг дотор тэсрэх устөрөгчийн хий сольж байна. Жишээ нь, цаг уур онд Гелийн бөмбөлөг хэмжих хэрэгслийг өргөж ашиглаж байна.
• Криоген ахуйн тосол хамгийн бага боломжит шингэн төлөвт химийн элементийн температур оноос хойш ашиглаж байна.
• Гелийн, шинж хүчилтөрөгчийн холимог нь бага урвалд орох, усны уусах (цусны), усанд шумбалтын нь амьсгалын замын найрлагад нь өргөдөл, caisson ажлыг барьж олсон нь олгодог.
• Солир болон чулуулаг нь тэдний насыг тодорхойлохын тулд энэ элементийн агуулга дүн шинжилгээ хийж байна.

Гелийн: элементийн шинж чанар

дараах байдлаар Тэр үндсэн физик шинж чанар нь:

• Атомын дугаар: 2.
• Гелийн атомын харьцангуй масс: 4,0026.
• Хайлах цэг: үгүй.
• Буцлах цэг: -268,9 ° С
• Нягт (1 атм, 0 ° C): 0,1785 г / н.
• исэлдэх улсын 0.