헬륨은 철강 산업에서 가장 다재다능한 천연 원소 중 하나이며, 의학에서는 핵 진단 장치 작동에 유용합니다. 또한 우주 항공, 방사선 모니터 및 망원경 작동에서 중요한 역할을 합니다.
헬륨이란 무엇입니까?
이 가스는 공기보다 7배 가볍고 맛이나 냄새가 없으며 무색이다. 이는 단지 5ppm의 낮은 농도로 부유됩니다. 이는 불활성입니다. 즉, 반응하지 않으며(일부 예외 제외) 액체의 다른 가스보다 용해도가 낮고 가연성도 아닙니다. 끓는점이 화학원소 중 가장 낮으며, 강한 압력을 가해야만 얼지 않고 굳어집니다. 수소 다음으로 우주에 가장 풍부하다.
헬륨 기호
기체 화학 원소 이며 O족에 속합니다. 번호 2, 표준 중량 4.0026으로 단원자로 확립되었습니다. 주기율표에서 헬륨은 수소 다음으로 18위를 차지하지만, p 블록에서는 완전한 에너지 준위를 갖고 있기 때문에 희가스로 식별됩니다.
헬륨의 특성
이는 유형이 매우 특수한 가스이며 아래에 설명되어 있습니다.
- 화학적 반응성 : 마지막 전자층이 완전하기 때문에 낮거나 심지어 0입니다.
- 녹고 끓는점 : 비열이 매우 높고 증기의 밀도가 매우 높으며 상온에서 빠르게 팽창합니다.
- 상태 : 대부분 기체 상태입니다.
- 변형 : -248.15°C의 압력에서 결정화될 수 있으며 매우 특정한 온도에서 액체가 될 수 있습니다.
- 온도 : 입자가 상호작용하지 않기 때문에 1기압, 0°C입니다.
- 임계점 : 5.19K
- 부피 : 3He와 4He에서만 압력이 증가하면 고체가 됩니다.
헬륨의 화학적 및 물리적 특성
- 원자번호 : 2
- 공유 반경(Å): 0.93
- 전자 구성: 1s²
- 원자 질량(g/mol): 4.0026
- 1차 이온화력(eV): 24.73
- 공기에 대한 상대 밀도: 0.138(15°C)
- 끓는점: -268.9°C(4.22K)
- 융점: -272.2°C(0.95K)(26atm)
- 일반 상태: 가스
- 기화 엔탈피: 0.0835 kJ/mol
- 융합 엔탈피: 5.23Kj/mol
- 소리의 속도: 293.15K에서 970m/s
- 분자량: 4.00026g/mol
헬륨의 유래
이 원소에 대한 단어는 태양을 의미하는 그리스어 헬리오스(Helios)에서 유래되었습니다. 실제로 그것은 1868년 일식이 일어나고 있을 때 태양 코로나의 스펙트럼에서 발견되었습니다. 영국과 스웨덴의 천문학자 피에르 얀센(Pierre Janssen)과 노먼 로키어(Norman Lockyer)는 인도 위에 노란색 선을 발견하여 그 존재를 확인했습니다.
1895년에 특정 무기산과 반응하는 클라베이트(우라늄 광석)의 수집 덕분에 화학자 윌리엄 램지(William Ramsay)가 기체 원소 헬륨을 지구에서 발견하고 분리했습니다. William Crookes와 Lockyer는 파장이 587.49nm인 새로운 원소를 확인했습니다. 거의 동시에 화학자 Per Theodor Cleve와 Nils Langlet는 이를 claveite와 독립적으로 분리하는 데 성공했습니다.
헬륨은 어디에 사용되나요?
눈치 채지 못하더라도 가장 큰 것부터 일상적인 것까지 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 일반적으로 다음 영역에서 사용됩니다.
과학 기술
현미경과 초전도 자석을 만들고 자기 공명 이미지를 만드는 데 사용되었으며 나노 기술에 응용되었습니다.
항공우주 활동
이 요소를 사용하면 위성 부품이 유지 관리되고 연료가 생산되며 로켓 엔진이 청소됩니다. 또한 NASA의 Apollo 우주선에서 액체 수소와 산소를 냉각하는 데 사용되었습니다.
원자력 에너지
중국과 같은 일부 국가에서는 헬륨이 주도적인 역할을 하는 태양 활동이나 핵융합을 재현하기를 원합니다. 목표는 깨끗하고 거의 고갈되지 않는 에너지를 생성하는 것입니다. 그들은 이미 HL-2M, 즉 인공 태양으로 알려진 매우 진보된 장치 또는 토카막을 보유하고 있습니다.
산업용
수압 침수 또는 압력 테스트가 충분하지 않은 경우 가압, 진공 및 초진공 기술을 사용하여 누출을 발견하는 데 사용됩니다. 또한 불활성이기 때문에 아르곤과 마찬가지로 아크 용접에도 널리 사용됩니다.
높은 이온화 용량으로 인해 더 큰 열 입력이 가능하므로 알루미늄 및 기타 두꺼운 재료의 용접에서 Ar/He 혼합물이 가능해집니다. 한편, 게르마늄, 실리콘, 티타늄, 지르코늄 결정 생산 시 보호 가스이기도 합니다.
일상 생활
상업용 금전 등록기 바코드는 헬륨과 네온으로 만들어집니다. 스쿠버 다이빙 탱크 믹스에도 사용됩니다. 또한 비행선과 유명한 파티 풍선을 채우는 데 사용됩니다.
헬륨에 대한 추가 정보
헬륨은 어디서 찾을 수 있나요?
그것은 천연 가스 추출에서 나오므로 후자의 부산물입니다. 이 가스만으로는 저장하기 어렵고 공정 비용이 매우 높습니다. 이 원소의 생산국은 미국, 알제리, 카타르, 러시아입니다.
결론적으로 헬륨은 세계에서 두 번째로 가벼운 가스입니다. 이 상태는 멸종 위기에 처한 자연 요소 중 하나로 표시됩니다.