Гелий — один из наиболее универсальных природных элементов в сталелитейной промышленности, а в медицинской науке он полезен при работе ядерных диагностических устройств. Он также играет важную роль в космической аэронавтике, в работе радиационных мониторов и телескопов.
Что такое гелий?
Этот газ в 7 раз легче воздуха, не имеет вкуса и запаха и бесцветен. Он суспендирован при низких концентрациях всего 5 частей на миллион. Он инертен, то есть не вступает в реакцию (за некоторыми исключениями), менее растворим, чем другие газы, в жидкостях и не воспламеняется. Температура его кипения самая низкая среди химических элементов, к тому же он не замерзает и затвердевает только под сильным давлением. После водорода он является самым распространенным во Вселенной.
Символ гелия
Это газообразный химический элемент, входит в группу О. Установлен как одноатомный с номером 2 и стандартным весом 4,0026. Гелий в таблице Менделеева занимает 18-е место после водорода, но в p-блоке, идентифицируется как благородный газ, поскольку имеет полный энергетический уровень.
Характеристики гелия
Это газ, типы которого очень специфичны и описаны ниже:
- Химическая активность : Низкая или даже нулевая, поскольку последний электронный слой завершен.
- Плавление и кипение : его удельная теплоемкость очень высока, пар очень плотный, он быстро расширяется при комнатной температуре.
- Состояние : Большую часть времени газообразное.
- Модификации : Он может кристаллизоваться под давлением -248,15°C и становиться жидким при очень определенных температурах.
- Температура : 1 атм и 0°C, поскольку его частицы не взаимодействуют.
- Критическая точка : 5,19 К.
- Объем : Только в твердых телах 3He и 4He при повышении давления.
Химические и физические свойства гелия
- Атомный номер : 2
- Ковалентный радиус (Å): 0,93
- Электронная конфигурация: 1 кв.
- Атомная масса (г/моль): 4,0026
- Первая мощность ионизации (эВ): 24,73
- Относительная плотность к воздуху: 0,138 (15°C)
- Точка кипения: -268,9°С (4,22К).
- Температура плавления: -272,2°C (0,95K) (26 атм)
- Обычное состояние: Газ
- Энтальпия испарения: 0,0835 кДж/моль.
- Энтальпия плавления: 5,23 кДж/моль.
- Скорость звука: 970 м/с при 293,15 К.
- Молекулярный вес: 4,00026 г/моль.
Происхождение гелия
Слово этого элемента происходит от греческого «Гелиос», что означает солнце. Действительно, он был обнаружен в спектре солнечной короны в 1868 году, когда происходило затмение. Астрономы Пьер Янссен и Норман Локьер из Англии и Швеции подтвердили его существование, заметив желтую линию над Индией.
В 1895 году газообразный элемент Гелий был открыт и выделен на Земле химиком Уильямом Рамзи благодаря сбору клавеита (урановой руды), который реагирует с некоторыми неорганическими кислотами. Со своей стороны, Уильям Крукс и Локьер подтвердили наличие нового элемента с длиной волны 587,49 нм. Почти в то же время химикам Перу Теодору Клеву и Нильсу Лангле удалось выделить его независимо от клавеита.
Для чего используется гелий?
Он имеет множество применений, от самых масштабных до повседневных, даже если вы этого не замечаете. Обычно его используют в следующих областях:
Наука и технология
Его использовали для создания микроскопов и сверхпроводящих магнитов, для получения магнитно-резонансных изображений и нашли применение в нанотехнологиях.
Аэрокосмическая деятельность
С помощью этого элемента обслуживаются детали спутников, производится топливо и очищаются ракетные двигатели. Кроме того, он использовался для охлаждения жидкого водорода и кислорода на космическом корабле НАСА «Аполлон».
Ядерная энергия
Некоторые страны, такие как Китай, хотят воспроизвести солнечное действие или ядерный синтез, где ведущую роль играет гелий. Цель состоит в том, чтобы создать чистую и практически неисчерпаемую энергию. У них уже есть очень продвинутое устройство — токамак, известный как ХЛ-2М, то есть искусственное солнце.
Промышленное использование
Он используется для обнаружения утечек с использованием методов герметизации, вакуума и ультравакуума, когда гидравлического погружения или испытания под давлением недостаточно. Он также широко применяется при дуговой сварке, как и аргон, поскольку он инертен.
Его высокая ионизационная способность позволяет увеличить подвод тепла, что делает возможным использование смесей Ar/He при сварке алюминия и других толстых материалов. С другой стороны, это также защитный газ при производстве кристаллов германия, кремния, титана и циркония.
Повседневная жизнь
Штрих-коды коммерческих кассовых аппаратов изготовлены из гелия и неона. Он также используется в смесях для дайвинга. Кроме того, его используют для наполнения дирижаблей и знаменитых воздушных шаров для вечеринок.
Дополнительная информация о гелии
Где найти гелий?
Его получают при добыче природного газа, поэтому он является побочным продуктом последнего. Сам по себе этот газ трудно хранить, и этот процесс чрезвычайно дорог. Странами-производителями этого элемента являются США, Алжир, Катар и Россия.
В заключение отметим, что гелий — второй по легкости газ в мире. Это состояние отмечает его как один из природных элементов, находящихся под угрозой исчезновения.