ヘリウムは鉄鋼業界で最も多用途な天然元素の 1 つであり、医学では核診断装置の操作に役立ちます。また、宇宙航空学、放射線モニターや望遠鏡の操作においても重要な役割を果たしています。
ヘリウムとは何ですか?
この気体は空気の7倍軽く、味も匂いもなく、無色です。わずか5ppmという低濃度で懸濁されています。これは不活性、つまり（一部の例外を除いて）反応せず、他の気体よりも液体に溶けにくく、可燃性ではありません。化学元素の中で沸点が最も低く、しかも凍らず、強い圧力がかかった場合にのみ固まります。水素に次いで宇宙に最も豊富に存在します。
ヘリウムのシンボル
これは気体の化学元素であり、O 族に属します。番号 2、標準重量 4.0026 の単原子として確立されました。ヘリウムは周期表では水素に次いで 18 位を占めていますが、p ブロックでは完全なエネルギー準位を持つため希ガスとして識別されます。
ヘリウムの特徴
これは種類が非常に特殊なガスであり、以下に説明します。
- 化学反応性: 最後の電子層が完成しているため、低いかゼロさえあります。
- 融解と沸騰: 比熱が非常に高く、蒸気は非常に密度が高く、室温で急速に膨張します。
- 状態: ほとんどの場合気体です。
- 変更点: -248.15°C の圧力下で結晶化し、非常に特定の温度で液体になることがあります。
- 温度：1気圧、0℃ 粒子同士が相互作用しないため。
- 臨界点：5.19K。
- 体積: 圧力が増加すると 3He および 4He 固体のみ。
ヘリウムの化学的および物理的性質
- 原子番号：2
- 共有結合半径 (Å): 0.93
- 電子構成: 1 平方メートル
- 原子量 (g/mol): 4.0026
- 第一イオン化電力(eV): 24.73
- 空気に対する相対密度: 0.138 (15℃)
- 沸点: -268.9°C (4.22K)
- 融点： -272.2℃（0.95K）（26気圧）
- 通常の状態：ガス
- 蒸発エンタルピー: 0.0835 kJ/mol
- 融解エンタルピー: 5.23 Kj/mol
- 音速: 293.15 Kで970 m/s
- 分子量: 4.00026 g/mol
ヘリウムの起源
この要素の言葉は、太陽を意味するギリシャ語のヘリオスに由来しています。実際、それは 1868 年に日食が起こっているときに、太陽コロナのスペクトルの中で発見されました。イギリスとスウェーデンの天文学者ピエール・ヤンセンとノーマン・ロッキャーは、インドの上空にある黄色い線に気づき、その存在を確認した。
1895 年、化学者ウィリアム ラムゼイによって、特定の無機酸と反応するクラバイト (ウラン鉱石) の収集のおかげで、気体元素ヘリウムが地球上で発見され、分離されました。ウィリアム・クルックス氏とロッキャー氏は、波長587.49nmの新元素を確認した。ほぼ同時に、化学者のペル・テオドール・クレーブとニルス・ラングレは、クラベットとは別にそれを分離することに成功しました。
ヘリウムは何に使われますか?
気づかなくても、大規模なものから日常的なものまで、さまざまな用途があります。一般に次の分野で使用されます。
科学技術
これは、顕微鏡や超電導磁石の構築、磁気共鳴画像の作成に使用されており、ナノテクノロジーにも応用されています。
航空宇宙活動
この要素を使用して、衛星部品のメンテナンス、燃料の生産、ロケット エンジンの洗浄が行われます。さらに、NASA のアポロ宇宙船で液体水素と酸素を冷却するためにも使用されました。
核エネルギー
中国のような一部の国は、ヘリウムが主導的な役割を果たす太陽活動や核融合の再現を望んでいます。目的は、クリーンでほぼ無尽蔵のエネルギーを生み出すことです。彼らはすでにHL-2Mとして知られる非常に先進的な装置またはトカマク、つまり人工太陽を持っています。
産業用
これは、水圧浸漬または圧力試験が十分でない場合に、加圧、真空、および超真空技術を使用して漏れを発見するために使用されます。また、不活性であるため、アルゴンと同様にアーク溶接にも広く使用されています。
その高いイオン化能力により、より大きな入熱が可能となり、アルミニウムやその他の厚い材料の溶接において Ar/He 混合物が可能になります。一方で、ゲルマニウム、シリコン、チタン、ジルコニウムの結晶の製造における保護ガスでもあります。
日常生活
市販のレジのバーコードはヘリウムとネオンでできています。スキューバダイビングのタンクミックスにも使用されます。さらに、飛行船や有名なパーティー用バルーンの充填にも使用されます。
ヘリウムについてさらに詳しく
ヘリウムはどこで入手できますか?
これは天然ガスの採掘から得られるため、天然ガスの副産物です。このガスだけを保管するのは難しく、プロセスは非常に高価です。この元素の生産国は、米国、アルジェリア、カタール、ロシアです。
結論として、ヘリウムは世界で 2 番目に軽い気体です。この状態は、それが絶滅の危機に瀕している自然要素の 1 つであることを示しています。