Dobijanje helija u industriji. Tehnički helijum - aplikacija u nauci i industriji. Nacionalna američka zaliha

Helijum (HE) - Inertni gas, koji je drugi element periodičnog sistema elemenata, kao i drugi element o lakoćom i prevalenciji u svemiru. Pripada jednostavnim tvarima i u standardnim uvjetima (standardna temperatura i pritisak) je monoalim plin.

Helijum Nema ukusa, boja, mirisa i ne sadrži toksine.

Među svim jednostavnim tvarima helijum ima najmanju tačku ključanja (T \u003d 4,216 K). Na atmosferskom pritisku, nemoguće je dobiti solidan helijum, čak i na temperaturama blizu apsolutne nule - za prelazak na čvrsti oblik, helijum zahtijeva pritisak iznad 25 atmosfere. Hemijski spojevi helijuma nisu dovoljni i svi su u standardnim uvjetima nestabilni.
Helijum se pojavljuje u prirodi sastoji se od dva stabilna izotopa - on i 4HE. Izotop se pojavljuje vrlo rijetko (izotopna prevalencija 0,00014%) na 99.999966% u izotopu 4HE. Pored prirodnih, poznato je i 6 umjetnih radioaktivnih izotopa helijuma.
Izgled gotovo svega u svemiru, helijum je služio kao primarna nukleosinteza koja se dogodila u prvim minutima nakon velike eksplozije.
Trenutno gotovo sve helijum Formira se iz vodika kao rezultat termonuklearne sinteze koja se događa u dubinama zvijezda. Na našoj planeti helijum se formira u procesu alfa propadanja teških elemenata. Dio, helijum, koji se oslanja kroz Zemljinu koru, izlazi u sastavu prirodnog gasa i može biti i do 7% svog sastava. Šta istaknuti helijum Iz prirodnog plina koristi se frakcionalna destilacija - proces odvajanja niskog temperature elemenata.

Istorija otvaranja helija

18. avgusta 1868. godine očekivao je kompletan solarni pomračenje. Astronomi čitavog svijeta aktivno su se pripremali za ovaj dan. Nadali su se da će riješiti tajnu izbočenja - užarene izbočine vidljive u trenutku kompletnog solarnog pomračenja duž ivica solarnog diska. Neki su astronomi vjerovali da su Protuberanti bili visoki lunarni planini, koji su u trenutku kompletnog solarnog pomračenja osvijetljenih zrakama sunca; Drugi su mislili da su izbočine planine na samom suncu; Treće viđeno u solarnim govornicima požarne oblake solarne atmosfere. Većina je vjerovala da izbočine nisu više od optičke obmane.

1851. godine, tokom solarnog pomračenja, posmatrano u Evropi, njemački astronom Schmidt nije samo vidio solarne izbočine, već je i uspjelo vidjeti da se njihovi obrisi mijenjaju s vremenom. Na temelju svojih zapažanja, Schmidt je zaključio da su izbočine plinske oblake koji su divovske erupcije koji se nalaze u solarnom atmosferu. Međutim, nakon Schmidtova zapažanja, mnogi astronomi su još uvijek smatrali vatrenim izbočinim vidom.

Tek nakon potpunog pomračenja 1860., 1860. godine, koji je primijećen u Španiji, kada su se mnogi astronomi vidjeli solarne izbočene vlastitim očima, a italijanski Sekki i Francuz nisu uspjeli da ih ne samo crtaju, već i da ih fotografiraju, niko ih nije imao sumnja u postojanje protubernaca.

Do 1860. godine već je izmišljen spektroskop - uređaj koji je omogućio promatrajući vidljivi dio optičkog spektra kako bi se utvrdio kvalitativni sastav tijela iz kojeg se dobiva promatrani spektar. Međutim, na dan solarnog pomračenja, nijedan od astronoma nije iskoristio spektroskop za razmatranje spektra izdubiranja. Spektroskop se zapamtio kada je pomračenje već bilo gotovo.

Zato se priprema za solarni pomračenje iz 1868. godine, svaki astronom na popisu alata za promatranje uključuje i spektroskop. Nisam zaboravio ovaj uređaj i Jules Zhansen, poznatog francuskog naučnika, poštujući Protubername u Indiji, gdje su bili uvjeti za promatranje solarnog pomračenja na proračunima astronoma.

Trenutno kada je pjenušac sunca u potpunosti zatvorio Mjesec, Jules Julin, istražujući narandžasto-crveni plamen, izvučen iz sunčeve površine, osim u tri poznate vodonične linije: crvena, zelena i zelena i zelena i zelena i zelena i Plava, nova, nepoznata - svijetlo žuta. Nijedna od tvari poznatih hemičarima u tom vremenu nije imala takvu liniju u dijelu spektra, gdje je otkrio Zhul Zhansen. Isto otkriće, ali kod kuće, u Engleskoj, učinilo je astronom Norman Lokier.

25. oktobra 1868., Pariška akademija nauka primila je dva pisma. Jedan, napisan dan nakon solarnog pomračenja, došao je iz humusa, malog grada na istočnoj obali Indije, iz Julesa Zhansena; Još jedno slovo, od 20. oktobra 1868. bilo je iz Engleske iz Norman Lokire.

Primljena pisma su pročitana na sastanku profesora Pariške akademije nauka. U njima Jules Jean i Norman Lokier, bez obzira na jedno drugo, prijavili su otvaranje iste "solarne supstance". Ova nova supstanca pronađena na površini sunca uz pomoć spektroskopa, Lokier je ponudio da zove helijum iz grčke riječi "Sunce" - "Helios".

Takva slučajnost iznenadila je naučni sastanak profesora akademija i u isto vrijeme svjedočio o objektivnoj prirodi otkrića nove hemijske supstance. U čast otvaranja tvari solarnih baklja (protubernaca), izbacila je medalja. S jedne strane ove medalje, portreti Jeansen i Lokire bili su izbačeni, a s druge strane - slika drevnog grčkog Boga Apolonog sunca u kočiju, oblikovala četiri konja. Pod kočijem, natpis na francuskom bio je blokiran: "Analiza solarne izbočine 18. avgusta 1868"

1895. godine, londonski hemičar Henry Myers izrekao je pažnju Williama Ramzaija, poznatog engleskog fizika-hemičara, a zatim već zaboravljeni članak Geology Hildebrand. U ovom je članku Hildebrand tvrdio da su neki rijetki minerali zagrijali u sumpornoj kiselini, nepapljenju i ne podržavaju izgaranje. Među takvim rijetkim mineralima bio je kullee, koji se nalazi u Nordewayu Nordencheldom, poznati švedski istraživač polarnih regija.

Ramzay je odlučio istražiti prirodu plina sadržanog u Kleews. U svim londonskim hemijskim prodavaonicama, Ramzaya pomagači uspjeli su kupiti samo ... jedan gram klevete, plaćajući samo 3,5 šilinga za to. Odabir nekoliko kubnih centimetara plina iz rezultirajuće količine od rezultirajuće količine i čisti ga od nečistoća, Ramzay ga je istraživao koristeći spektroskop. Rezultat je bio neočekivan: gas posvećen klevetom bio je ... Helium!

Bez pouzdanja, Ramzay se okrenuo u William Krux, najveću specijalistu spektralne analize u to vrijeme u Londonu, sa zahtjevom za istraživanje plina posvećenog klevetom.

Krugovi su istraživali plin. Rezultat studije potvrdio je otvaranje Ramzayja. Dakle, 23. marta 1895. godine, supstanca je pronađena na zemlji, pre 27 godina nađeno na suncu. Istog dana, Ramzay je objavio svoje otkriće, slanjem jedne poruke u Londonsko kraljevsko društvo, a drugi - poznati francuski akademik Bertlo. U pismu Bertlu, Ramzai je zatražio da prijavi svoje otkriće naučniku profesora Pariške akademije.

15 dana nakon Ramzaya, bez obzira na njega, švedski hemičar zamkao je helijum iz Klevita i baš kao i Ramzay, najavio je svoj otvor helijum za Chemis Bertlo.

Treći put je helijum otvoren u zraku u kojem je, prema Ramzaji, morao doći iz rijetkih minerala (ubojstva i drugih) u uništavanju i hemijskim transformacijama na zemlji.

U malim količinama helijuma nalaze se neki mineralni izvori u vodi. Na primjer, pronađen je Razamam u izlječenom izvoru Kotre u planinama Pyrenees, engleskog fizičara John William Ralea pronašao ga je u vodama izvora u čuvenom bateru, a njemački fizičar je otvorio helijum u ključevima u ključevima Planine crne šume. Međutim, helijum u nekim mineralima uglavnom je otkriven. Nalazi se u Samaraskitu, Fergusonit, Colombit, Monzit, gore. U mineralom njemač sa ostrva Ceylon sadrži posebno puno helijuma. Kilogram Torianita, kada se zagrijava, zagrijava se u periodu od 10 litara helijuma.

Ubrzo je ustanovljeno da se helijum javlja samo u tim mineralima, koji sadrži radioaktivni uranijum i torijum. Alpha zraci koje emitiraju neki radioaktivni elementi nisu ništa drugo nego kernel atoma helijuma.

Iz istorije ...

Njegova neobična svojstva omogućuju vam široko korištenje helijuma za različite svrhe. Prvi je apsolutno logičan, na osnovu njene lakoće - koristite u balonima i zračnim brodovima. Štaviše, za razliku od vodonika - ne eksplodira. Ovaj imanje helija koristili su Nijemci u Prvom svjetskom ratu na borbenim zrakoplovima. Minus upotreba je da se zračni brod napuni helijuma neće skinuti tako visoko kao vodonik.

Za bombardovanje većih gradova, uglavnom kapitala Engleske i Francuske, njemačke komande u prvom svjetski rat Rabljeni zračni brodovi (zeppelins). Da ih ispune konzumirani vodonik. Stoga je borba s njima bila relativno jednostavna: zapaljeni projektil, koji je pao u školjku zračnog broda, dodao je vodonik, odmah je bljesnuo i uređaj je izgorio. Od 123 zračnog brodova izgrađenih u Njemačkoj tokom Prvog svjetskog rata, 40 je izgorelo iz zapaljivih granata. Ali jednom opšta baza Britanska vojska bila je iznenađena izveštajem od posebnog značaja. Direktni pad zapaljivih projektila u njemačkim kapelama nisu dali rezultate. Airship se nije gnjavio, a polako je istekao nepoznatim plinom, leteli nazad.

Vojni stručnjaci zbunjeni i, uprkos hitnoj i detaljnoj raspravi o pitanju ZEPPELIN-ove nezapaljivosti iz zapaljivih projektila, nije mogao pronaći željeno objašnjenje. Engleski hemičar Richard Melfall riješio je zagonetku. U pismu britanskoj admiralitetu napisao je: "... vjerujem da su Nijemci izmislili neki način izvlačenja u velikom broju helija, a ovaj put ispunila školjku njihovog zeppelina a ne vodika, kao i obično, i Helijum ... "

Međutim, osuđivanje argumenata Ispravljanja, smanjena je nedostatkom značajnih izvora helija u Njemačkoj. Istina, helijum je sadržan i zrak, ali malo je: u jednom kubnom metru, zrak sadrži samo 5 kubnih centimetara helijuma. Rashladni stroj Linda Sistem, koji se pretvara u tekućih nekoliko stotina kubnih metara zraka za jedan sat, mogao bi dati više od 3 litre helija u ovom trenutku.

3 litre helija na sat! I za punjenje Zeppelina potrebna vam je 5 ÷ 6 hiljada kubičnih metara. m. Da biste dobili takvu količinu helijuma, jedan linde automobil morao je raditi bez zaustavljanja oko dvjesto godina, dvjesto takvih automobila dalo bi željenu količinu helija u jednoj godini. Izgradnja 200 biljaka za pretvorbu zraka u tečnost za dobivanje helijuma ekonomski je vrlo neprofitabilna i praktično besmislena.

Gde su njemački hemičari dobili helijum?

Ovo pitanje, kako se ispostavilo kasnije, rešeno je relativno jednostavno. Dugo prije rata, njemačke brodarske kompanije, koje su preuzele robu u Indiju i Brazil, data je naznaku otpreme koji vraćaju pare ne uobičajenim balastom, već monazitskim pijeskom koji sadrži helijum. Tako je stvoreno opskrba "helijumskim sirovinama" - oko 5 hiljada tona monotocitnog pijeska iz kojeg je helijum dobiven za Zeppelin. Pored toga, helijum je minirano iz vode mineralnog izvora u Najeimu, koji je dao do 70 Cu. M helijum dnevno.

Slučaj kapeline za incident bio je guranje za nove pretrage helijuma. Helijum je postalo teško tražiti hemičare, fiziku, geologe. Odjednom je stekao ogromnu vrijednost. 1916. godine 1 kubni metar helijum koštao je 200.000 rubalja, tj. 200 rubalja po litri. Ako uzmemo u obzir da litra helijuma teži 0,18 g, a zatim 1 g koštaju više od 1000 rubalja.

Helijum je napravio objekt lova trgovaca, špekulanata, zaliha Divtsov. Helijum u značajnim količinama pronađeno je u prirodnim gasovima koji se pojavljuju iz dubine Zemlje u Americi, u državi Kanzas, gdje je nakon ulaska u Ameriku do ratnika sagrađen postrojenje heliju u blizini grada Fort Was. Ali rat je završio, rezerve helijuma ostale su neiskorištene, troškovi helijuma naglo su pali i iznosili oko četiri rublje po kubnom metru na kraju 1918. godine.

Helijum je minirano sa takvim radom, Amerikanci su koristili samo 1923. godine. Da bi se sada ispunili, već mirno zračno mjesto "Shenandoa". Bio je prvi i jedini zrak teretni brod na svijetu ispunjen helijumom. Međutim, "život" se pokazao da bude kratak. Dvije godine nakon njegovog rođenja, Sughndo je uništio oluja. 55 hiljada kubnih metara M, gotovo cijeli globalni agent helijuma, koji je prikupljen šest godina, otpremi u atmosferu tokom oluje, koja je trajala samo 30 minuta.

Primjena Heliy.

Helijum u prirodi

Uglavnom zemaljski helijum Formirana je za vrijeme radioaktivnog propadanja uranijum-238, uranijum-235, torija i nestabilnih proizvoda njihovog kolapsa. Neporedivo manjih količina helija pruža sporo propadaju Samaria-147 i bizmuta. Svi ovi elementi generiraju samo težak Healy Healee - HE 4, čiji se atomi mogu smatrati ostacima alfa čestica ukopane u školjku dva uparena elektrona - u elektroničkom dvokrevetnoj. Rano geološka periodaVjerovatno su postojali i drugi koji su već nestali sa lica Zemlje, prirodno radioaktivni redovi elemenata koji su se bavili planetom. Jedan od njih je sada bio umjetno rekreiran Neptuno Red.

Količinom helijuma, zatvoren u stijeni ili minerala, može se suditi po njihovoj apsolutnoj dobi. Osnova ovih mjerenja su zakoni radioaktivnog propadanja: Dakle, polovina urana-238 u 4,52 milijarde godina pretvara se u helijum i olovo.

Helijum U Zemljinoj kora se polako gomilaju. Jedna tona granita koja sadrži 2 g urana i 10 g torijuma, milion godina proizvodi samo 0,09 mg helija - pola kubnog centimetara. U vrlo malo minerala uranijuma i torijuma, sadržaj helija je prilično velik - nekoliko kubičnih centimetara helija po gramu. Međutim, udio ovih minerala u prirodnoj proizvodnji helijuma je blizu nule, jer su vrlo rijetki.

Na zemlji helije, malo je: 1 m 3 zraka sadrži samo 5,24 cm 3 helijum, a svaki kilogram zemlje je 0,003 mg helijuma. Ali u prevladavanju u svemiru, helijum zauzima 2. mjesto nakon vodonika: Helij je činilo oko 23% kosmičke mase. Otprilike polovina svih helija fokusira se u zemljinoj kore, uglavnom u svojoj granitnoj školjci, a nakuplja glavne rezerve radioaktivnih elemenata. Sadržaj helije u zemljinoj kore je mali - 3 x 10 -7% po težini. Helijum akumulira u besplatnim nakupljanjima plina podzemlja i ulja; Takvi depoziti postižu industrijske vage. Maksimalne koncentracije helijuma (10-13%) otkrivaju se u besplatnim plinskim klasterima i plinovima uranijumskim rudnicima i (20-25%) u gasovima spontano pušteni iz podzemnih voda. Drevno doba sedimenta koji nose gas i veći sadržaj radioaktivnih elemenata, veći je helijum u sastavu prirodnih gasova.

Rudarstvo helija

Vađenje helijuma na industrijskoj skali izrađeno je od prirodnih i naftnih gasova i kompozicija ugljikovodika i dušika. Prema kvaliteti sirovina, polja helijuma podijeljena su: na boku (sadržaj nije\u003e 0,5% po volumenu); običan (0,10-0,50) i siromašni< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

Svjetska rezerva za heliju su 45,6 milijardi kubnih metara. Veliki depoziti nalaze se u Sjedinjenim Državama (45% svjetskih resursa), zatim Rusija (32%), Alžir (7%), Kanada (7%) i Kina (4%).
Proizvodnja helijuma također vodi Sjedinjene Države (140 miliona kubičnih metara godišnje), zatim Alžir (16 miliona).

Rusija je na trećem mjestu u svijetu - 6 miliona kubičnih metara godišnje. Postrojenje Helium orenbuška trenutno je jedini domaći izvor dobijanja helijuma, a proizvodnja plina smanjuje se. S tim u vezi, plinska polja Istočni Sibir i Daleki istok Sa visokim koncentracijama helija (do 0,6%), stječu posebno značenje. Jedan od najperspektivnijih je Kovyktinsky HA polje zofondensenate smješteno na sjeveru regije Irkutska. Prema riječima stručnjaka, sadrži oko 25% globalnogx Gelia zalihe.

Naziv pokazatelja	Helijum (markice a) (na TU 51-940-80)	Helijum (brend b) (na TU 51-940-80)	Helium visoka čistoća, brend 5,5 (od 0271-001-45905715-02)	Helijum visoke čistoće, razred 6.0 (od strane 0271-001-45905715-02)
Helijum, ne manje
Azot, nema više
Kisik + argon
Neon, nema više
Vodene pare, nema više
Hidrokočloni, nema više
CO2 + CO, nema više
Vodonik, nema više

Sigurnost

- Helijum nije toksičan, a ne gorivo, ne eksplodiraju
- Helijum je dozvoljeno da se nanosi na bilo koji mesta masovne akumulacije ljudi: na koncertima, promocijama, stadionima, trgovinama.
- Galus helijum fiziološki inert i ne predstavlja opasnost za ljude.
- Helijum nije opasan za okoliš, samim tim, neutralizaciju, odlaganje i uklanjanje njenih ostataka u cilindarima nije potreban.
- Helijum je mnogo lakši i rasipan u gornji slojevi Atmosfera Zemlje.

Helijum (brend A i B TU 51-940-80)
Tehničko ime	Gelium plin
Hemijska formula
OON broj liste
Klasa opasnosti tokom transporta
Fizička svojstva
Fizičko stanje	U normalnim uvjetima - plin
Gustoća, kg / m³	U normalnim uvjetima (101,3 kPa, 20 s), 1627
Tačka ključanja, sa 101,3 kPa
Temperatura 3. točke i ravnotežnog pritiska C, (MPA)
Rastvorljivost u vodi	beznačajan
Opasnost od požara i eksplozije	vatreno-eksplozivna sigurna
Stabilnost i hemijska aktivnost
Stabilnost	Stabilan
Reaktivnost	Inertni gas
Opasnost za čovjeka
Toksični uticaj	Ne toksičan
Ekološka opasnost	Štetan uticaj na okruženje ne pruža
Sredstva	Primjenjivo bilo koje sredstvo

Skladištenje i prevoz helijuma

Galides se mogu prevoziti svim vrstama prevoza u skladu s pravilima teretanog prometa na određenoj vrsti prevoza. Prevoz se izvodi u posebnim čeličnim smeđim cilindrima i kontejnerima helija. Tečni helijum se prevozi u transportne posude tipa STG-40, STG-10 i STG-25 zapremine 40, 10 i 25 litara.

Pravila za prevoz cilindara sa tehničkim gasovima

Prevoz opasne robe u Ruska Federacija Reguliran sljedećim dokumentima:

1. "Pravila za prevoz opasnih tereta cestovnim prevozom" (izmenjeni nalozi Ministarstva saobraćaja Ruske Federacije od 11.06.1999. Br. 37, od 14.10.1999. Br. 77; registrovano na Ministarstvo pravde Ruske Federacije 18. decembra 1995., registracija N 997).

2. "Evropski sporazum o međunarodnom cestovnom prevozu opasne robe" (ADR), na koju je Rusija zvanično pristupila 28. aprila 1994. (Uredba Vlade Ruske Federacije od 03.02.1994. Br. 76).

3. "Pravila cesta"(PDD 2006), naime, član 23.5, uspostavljanje da" prevoz ... opasna roba ... provodi se u skladu sa posebnim pravilima ".

4. "Kodeks Ruske Federacije o administrativnim prekršajima", član 12.21 Dio 2 od kojih predviđa odgovornost za kršenje pravila za prijevoz opasne robe u obliku administrativne kazne na vozače u iznosu od jednog do tri minimalne plaće ili lišavanje prava na upravljanje vozilima za izraz od jedne do tri mjeseca; o zvaničnicima odgovornim za prijevoz - od deset do dvadeset minimalnih plata. "

U skladu sa stavkom 3. stavka 1.2 ", pravila se ne primjenjuju na ... prevoz ograničenog broja opasnih tvari na jednom vozilo, od kojih se prijevoz može smatrati prijevozom neopasnim teretom. "Razjasni se i da je" ograničena količina opasne robe utvrđena u zahtjevima za siguran prijevoz određene vrste opasnog tereta. U svojoj definiciji, moguće je koristiti zahtjeve Europskog sporazuma o međunarodnom prevozu opasne robe (ADR). Dakle, pitanje maksimalne količine tvari koje se mogu prevoziti kao neopasni teret smanjuje se na Studija odjeljka 1.1.3 ADR, koja uspostavlja povlačenje iz evropska pravila Prijevoz opasne robe povezane sa različitim okolnostima.

Na primjer, u skladu sa stavkom 1.1.3.1, odredbe ADR-a ne primjenjuju ... do prevoza opasnih tereta pojedincima kada se ta roba pakuje za maloprodaju i namijenjena su svojoj ličnoj potrošnji, upotrebi u svakodnevnom životu, slobodno vrijeme ili sportove, uvjeti koje poduzimaju mjere za sprečavanje bilo kakvih curenja sadržaja u normalnim uvjetima prijevoza.

Međutim, formalno priznat pravilima za prijevoz opasne robe, grupu napada - povlačenje povezano sa količinama prevoženim u jednoj transportnoj jedinici (klauzula 1.1.3.6).

Svi plinovi pripisuju se drugoj klasi supstanci prema klasifikaciji ADR-a. Nezapaljivi, netegnuti plinovi (grupe A - neutralni i oksidirajući) odnose se na treću kategoriju transporta, a ograničavajući maksimalni iznos od 1000 jedinica. Zapaljiv (grupa F) je drugi, uz ograničenje maksimalnog iznosa od 333 jedinice. Pod "Jedinicama" ovdje se shvata kao 1 litra kapaciteta plovila u kojem je komprimirani plin, odnosno 1 kg ukapljenog ili otopljenog plina. Dakle, maksimalni broj gasova koji se mogu prevoziti u jednoj transportnoj jedinici kao neopasnom opterećenju, sljedeće:

Helijum je zaista plemeniti plin. Učinite da se pridruži bilo kojoj reakciji još nije uspjela. Helijum molekula Monatomota. Lakošću, ovaj gas je inferiorniji samo do vodonika, a zračak je 7,25 puta teži od helija. Helijum je gotovo nerastvorljiv u vodi i drugim tečnostima. I na isti način u tečnom helijumu, ne ni jedna supstanca nije značajno rastvorena.

Solidan helijum se ne može dobiti na bilo kakvim temperaturama, ako ne da poveća pritisak.

U povijesti otvaranja, istraživanja i primjene ovog elementa nalaze se imena mnogih velikih fizičara i hemičara različite zemlje. Helijum je zainteresovao za: Zhansen (Francuska), Lomarier, Ramzay, Circus, Rutherford (Engleska), Palmyry (Italija), Kamenke, Monger (Holland), Feynman, Onzager (USA), Kapissa, Kikoin, Landau ( Sovjetski savez) I mnogi drugi glavni naučnici.

Jedinstvenost pojave atoma heliju određena je kombinacijom dvije nevjerojatne prirodne strukture u njemu - apsolutni prvaci na kompaktnosti i snazi. U kernelu helijuma helium-4, obje intranuklearne školjke su zasićene - i proton i neutron. Elektronski dublet, uokvirujući ovu jezgru, također je zasićen. U tim se strukturama ključ za razumijevanje svojstava helijuma. Takođe to teče fenomenalno hemijsko inertnost i bilježi male veličine svog atoma.

Uloga kernela atoma helijuma je ogromne - alfa čestice u povijesti formiranja i razvoja nuklearna fizika. Ako se sećate, to je proučavanje rasipanja alfa čestica koje su vodili Rutherford do otvaranja atomskog jezgra. Uz bombardiranje azotnih čestica, interverzija elemenata prvi put je izvršena - tada su mnoge generacije alhemičara sanjale stoljeće. Istina, u ovoj reakciji, nije bila živa pretvorena u zlato, a azot u kisik, ali gotovo je tako teško učiniti. Ista alfa čestica bila su uključena u otvaranje neutrona i pripreme prvog umjetnog izotopa. Kasnije su sintetisali, kasnije, uz pomoć alfa čestica, Curiusa, Berkliya, Kalifornije, Mendelia.

Naveli smo te činjenice samo jednim ciljem - pokazati taj element broj 2 - element je vrlo neobičan.

Globus

Helijum - neobičan element, a njegova priča je neobična. Otvoren je u atmosferi sunca 13 godina ranije nego na Zemlji. Preciznije, u spektru solarna kruna Otvorena je svijetla žuta linija d, a ono što je bilo skriveno iza toga, postalo je pouzdanije poznato tek nakon što je helijum uklonjen iz zemljanih minerala koji sadrže radioaktivne elemente.

U zemljinoj kore postoji 29 izotopa, s radioaktivnim propadanjem koji se formiraju alfa čestice - vrlo aktivno, ima veliku energiju kernela atoma helijuma.

Uglavnom zemaljski helijum formira se pod radioaktivnim propadanjem uranijum-238, uranijum-235, torija i nestabilnih proizvoda njihovog kolapsa. Neporedivo manjih količina helija pruža sporo propadaju Samaria-147 i bizmuta. Svi ovi elementi rađaju samo tešku Helen Isotope - 4, čiji se atomi mogu posmatrati kao ostaci alfa čestica, sahranjen u školjku dva uparena elektrona - u elektroničkom dvokrevetnoj. U ranim geološkim periodima, drugi su vjerovatno postojali, koji su već nestali sa lica Zemlje, prirodno radioaktivni redovi elemenata, zasićujući avion od strane helija. Jedan od njih je sada bio umjetno rekreiran Neptuno Red.

Količinom helijuma, zatvoren u stijeni ili minerala, može se suditi po njihovoj apsolutnoj dobi. Osnova ovih mjerenja su zakoni radioaktivnog propadanja: Dakle, polovina Uranijuma-238 se pretvara u 4,52 milijarde godina helijumi olovo.

Helijum u Zemljinoj kora sporo se nakuplja. Jedna tona granita koja sadrži 2 g urana i 10 g torijuma, milion godina proizvodi samo 0,09 mg helija - pola kubnog centimetara. U vrlo malo minerala uranijuma i torijuma, sadržaj helija je prilično velik - nekoliko kubičnih centimetara helija po gramu. Međutim, udio ovih minerala u prirodnoj proizvodnji helijuma je blizu nule, jer su vrlo rijetki.
Helium Pi Sun je otvorilo Francuza J. Jean, koji je 10. avgusta izvršio svoja zapažanja u Indiji, a Englishman J. Lokomer - 20. oktobra iste godine. Pisma oba naučnika došla su u Pariz u jednom danu i čitali su se na sastanku Pariške akademije nauka 26. oktobra s intervalom od nekoliko minuta. Akademiku, pogođeni tako čudnom slučajnošću, usvojili su presudu da uđem zlatnu medalju u čast ovog događaja.

Prirodni spojevi, kao dio od kojih su alfa-aktivni izotopi, samo je izvor, ali ne i sirovine za industrijski helijum. TRUE, neki minerali sa gustom strukturom su matični metali, magnet, širok, apatit, cirkon i drugi, - helijum zatvoren u njima čvrsto se drži. Međutim, većina minerala tokom vremena izložena je procesima vremenskih prilika, recistalizacije itd., A helije ih napušta.

Bubotići helije pušteni iz kristalnih struktura idu na izlet u Zemljinu koru. Vrlo manji dio njih rastvara u podzemnim vodama. Za formiranje manje ili manje koncentriranih helijumskih rješenja posebni usloviPrije svega, veliki pritisak. Drugi dio nomadskog helijuma kroz pore i pukotine minerala ulazi u atmosferu. Preostali molekuli plina spadaju u podzemne zamke u kojima se nakupljaju desetine, stotine miliona godina. Zamke služe plastiku labavih stijena, od kojih su praznini ispunjeni plinom. Polaganje za takve plinske kolektore obično poslužuju vodu i ulje, a povrh njih je blokiran na plinski sloj gustih stijena.

Budući da su drugi plinovi u zemljinoj kore (uglavnom metan, azot, ugljični dioksid), i osim toga, u mnogo većim količinama, nema čisto klastera helija. Helijum u prirodnim gasovima prisutan je kao manja nečistoća. Sadržaj ne prelazi hiljadu, stotine, rijetko - desetine postotka. Veliki (1,5-10%) Helionet Methano-Hove Depozita - fenomen je izuzetno rijedak.

Prirodni gasovi bili su gotovo jedini izvor sirovina za industrijski helijum. Za odvajanje iz drugih gasova koristi se izuzetna volatilnost helijuma povezana sa svojom niskom temperaturom ukapne. Nakon svih ostalih komponenti prirodnog plina kondenzirane su duboko hlađenjem, iscrpljeno helijum gasous. Tada se čisti od nečistoća. Čistoća fabričkog helija dostiže 99,995%.

Rezerve Gelia na Zemlji procjenjuju se na 54014 m 3; Sudeći po proračunima formiran je u zemljinoj kore za dvije milijarde godina u desetinama puta više. Takva odstupanje između teorije s praksom je prilično objašnjeno. Helijum je lagani gas i, poput vodonika (iako sporije), nestaje iz atmosfere u svetski prostor. Vjerovatno je tokom postojanja Zemlje, helijum naše planete više puta ažurirani - stari su nestali u svemiru, a pored njega, svjež je tlo u atmosferi - "izdisalo" zemljište.

U litosferi helijuma najmanje 200 hiljada puta veće nego u atmosferi; Još više potencijalni helijum pohranjuje se u "Warrow" zemlje - u alfa aktivnim elementima. Ali ukupni sadržaj Ovaj element u zemlji i atmosferu je mali. Helijum je rijedak i raštren gas. Samo 0,003 mg helijuma činilo je 1 kg zemaljskog materijala, a njegov sadržaj u zraku je 0,00052 surround procenat. Takva niska koncentracija ne dozvoljava vam efikasno ekstraktirati helijum iz zraka.

Inertni, ali vrlo neophodan helijum

Krajem prošlog stoljeća, engleski časopis "Panch" stavio je karikaturu, na kojem je helijum prikazan lukav čovjek s namignutim muškarcem - stanovnikom Sunca. Tekst ispod crteža čitljiv: "Konačno, uhvaćen sam i na zemlji! Trajalo je dovoljno dugo! Zanimljivo je znati koliko će vremena proći dok pogodi šta da rade sa mnom? "

Zaista, 34 godine od otvaranja Zemlje Helium (prva poruka o tome objavljena je 1881.) prije nego što je pronašao praktična upotreba. Originalno fizičko i tehničko, električno i barem određena uloga odigrana su ovdje hemijska svojstva Helijum, zahtijevajući dugu studiju. Glavne prepreke bile su raštrkane i visoki troškovi elementa br. 2. Nije bilo dostupne prakse helija.

Nijemci su primijenili prvi helij. 1915. godine počeli su ispunjavati svoje zračne brodove koji su bombardirali London. Uskoro svjetlo, ali nezapaljivo helijem postalo je nezamjenjivo punilo za vazduhoplovstvo. Ostatak zračnog broda potječe sredinom 1930-ih doveli su do nekih padova proizvodnje helija, ali samo na kratko vrijeme. Ovaj plin sve više privlači pažnju hemičara, metalurga i građevinara mašina.

Mnogi tehnološki procesi i operacije ne mogu se provoditi u zraku. Da biste izbjegli interakciju rezultirajuće tvari (ili uredbe) zračnim gasovima, stvorite posebna zaštitna okruženja; I nema prikladnijih plina u te svrhe od helija.

Inert, lagan, pomični, dobro provodni toplotni helij idealno je sredstvo za prijenos iz jednog spremnika u drugu zapaljivu tekućinu i pudere; To su ove funkcije koje izvodi u raketu i upravljanim projektilima. U zaštitnom okruženju helijuma postoje odvojene faze dobivanja nuklearnog goriva. U kontejnerima ispunjenim helijum, pohranjenim i prevozom goriva nuklearnih reaktora. Uz pomoć posebnih detektora curenja, čija je djelovanje zasnovano na ekskluzivnom difuzijskom kapacitetu helijuma, otkrivanje najmanjih mogućnosti curenja u atomskim reaktorima ili drugim pritiskom ili vakuumskim sistemima.

Posljednjih godina obilježene su ponovno podizanje zrakoplova, sada na više naučno-tehničkoj osnovi. U velikom broju zemalja sa punjenjem helijuma sa nošenjem od 100 do 3000 tona izgrađene su i izgrađene. Oni su ekonomični, pouzdani i praktični za prijevoz tereta velikog veličina, poput plinovoda, rafinerija nafte, nosači nafte podržavaju , itd. Ispunjavanje sa 85% helijuma i 15% vodonik je varljivo, a samo 7% smanjuje silu podizanja u usporedbi s punjenjem vodika.

Nuklearni reaktori s visokim temperaturama počeli su djelovati u kojem prijevoz topline služi helijum.

U naučno istraživanje A tehnika je široko korištena tekući helijum. Ultra niske temperature pogoduju dubinsku spoznaju supstance i njegove strukture - na višim temperaturama, tanki dijelovi energetskog spektra prerušeni su s toplinskim kretanjem atoma.

Već postoje superprovodljiv solenoidi od posebnih legura, stvarajući snažna magnetska polja na tečnoj temperaturi helijuma (do 300 hiljada ušiju) s beznačajnim energijskim rashodima.

Na tečnoj temperaturi helija, mnogi metali i legura postaju superprovodnici. Superprodiftini releji - Kriotroni se sve više koriste u dizajniranju elektronskih računarskih mašina. Jednostavni su, pouzdani, vrlo kompaktni. Superpoduftonici, a s njima i tekućim helijum postaju suštinski za elektroniku. Oni su uključeni u dizajn infracrvenih detektora zračenja, molekularnih pojačala (maser), optičkih kvantnih generatora (laseri), uređaji za mjerenje ultrahistarskih frekvencija.

Naravno, ovi primjeri nisu iscrpljeni uloga helija u moderna tehnika. Ali ako nije za ograničenja prirodnih resursa, a ne ekstremne istezanje helija, on bi pronašao mnogo više aplikacija. Poznato je, na primjer, da, prilikom očuvanja u okolišu helija, prehrambeni proizvodi zadržavaju svoj originalni ukus i aromu. Ali "helijum" konzervirana hrana i dalje ostaje "stvar u sebi", jer helijum nedostaje i primenjuje ga samo u najvažnijim industrijama i gde bez njega ne može bez njega. Stoga je posebno zamišljajući da sa zapaljivim prirodnim gasom kroz uređaje hemijskog sinteze, ložišta i peći prolaze i uđu u atmosferu mnogo velike količine helijuma od onih koji su minirani iz izvora helija.

Sada se smatra da je povoljan izdvajanje helijuma samo u slučajevima kada njegov sadržaj u prirodnom plinu nije manji od 0,05%. Rezerve takvog plina sve se smanjuju stalno, a moguće je da će biti iscrpljeni prije kraja našeg vijeka. Međutim, u ovom trenutku je problem "nedostatka helija", djelomično stvaranjem novih, naprednijih metoda odvajanja plinova, vađenje najdragocjenijih, iako manje u pogledu frakcija, i djelomično zbog kontroliranog termonuklearnog Sinteza. Helijum će postati važan, iako pored strane, proizvodu aktivnosti "umjetnog sunca".

Helijum izotopi, u prirodi postoje dva stabilna helia-ova izotop: helium-3 i helijum-4. Lagani izotop se širi na Zemlji milion puta manjim od teških. Ovo je najrjeđi stabilni izotopi koji postoje na našoj planeti. Umjetno, dobiveno je još tri helijuma izotop. Svi su radioaktivni. Helia-5 poluživotna razdoblja - 2.440-21 sekundi, helijum-6 - 0,83 sekunde, helijum-8 - 0,18 sekundi. Najveći izotop, zanimljiv u tome u jednom jezgri za jedan proton, postoje tri neutrona, prvo dobivena u Dubni u 60-ima. Pokušaji dobiti helijum-10 dok su bili neuspješni.

Posljednji čvrsti plin. U tečno i čvrstom stanju helija prevedeno je najnovije od svih gasova. Posebne poteškoće u tekućim i očvršćivanju helijuma objašnjene su strukturom svog atoma i neke karakteristike fizičkih svojstava. Konkretno, helijum, poput vodonika, na temperaturama iznad - 250 ° C, širenje, ne hlađe se i zagrijava. S druge strane, kritične temperature helijuma izuzetno su niske. Zato je tečni helijum prvi bio moguće da se dobijem tek 1908., a tvrdo - 1926. godine

Helijumski vazduh. Zrak u kojem se svi dušik ili većina zamijeni helijumu, danas više nije vijest. Široko se koristi na zemlji, ispod zemlje i pod vodom.

Gelijum-zrak je tri puta lakši i mnogo više pokretnih običnih zraka. Aktivno se ponaša u plućima - brzo vodi kisik i brzo evakupira ugljični dioksid. Zbog toga se helijumski zrak dat pacijentima sa respiratornim poremećajima i nekim operacijama. On uklanja gušenje, tretira bronhijalnu astmu i larinksnu bolest.

Disanje sa helijskim zrakom praktički eliminira azolu dušiće (Caisson bolest), koja, kada se kreće iz povećanog pritiska na normalne, ronioce i stručnjake drugih zanimanja, čiji rad prolazi u uvjetima povećanog pritiska. Uzrok ove bolesti je prilično značajan, posebno na povišen pritisak, topljivošću dušika u krvi. Kako se pritisak smanjuje u obliku mjehurića plina koji mogu zatvoriti krvne žile, oštetiti živčane čvorove ... za razliku od azota, helijum je praktično nerastvorljiv u tjelesnim tekućinama, tako da ne može biti uzrok caizna bolesti. Pored toga, helijumski vazduh eliminira pojavu "agencija sa dušikovim agencijama", eksterno slične alkoholnom opijenosti.

Prije ili kasnije, čovječanstvo će morati naučiti živjeti i raditi na morskom dnu dugo vremena da ozbiljno koristi mineralni i prehrambeni resursi polica. I na velikim dubinama pokazali su se eksperimenti sovjetskih, francuskih i američkih istraživača, helijumski zrak još uvijek nezamjenjiv. Biolozi su dokazali da dugotrajno disanje zrakom helijuma ne uzrokuje negativne smjene ljudski organizam I ne prijeti promjenama u genetičkom aparatu: atmosfera helij ne utječe na razvoj ćelija i učestalost mutacija. Poznato je rad, čiji su autori smatraju zrakom od heliju sa optimalnim zračnim okruženjem za svemirski brodčine duge letove do univerzuma.

Naš helijum. Godine 1980. grupu naučnika i stručnjaka koju je predvodila I. L. Andreev nagrađena je državnom nagradom za stvaranje i provedbu tehnologije dobijanja helijumskih koncentrata iz relativno loših helioničkih gasova. Fabrika helij izgrađena je na terenu za gas Orenburg, što je postalo glavni dobavljač "Sun Gaze" za potrebe različitih industrija.

Helijumski kompleks. 1978. godine, akademik Va Legasov sa zaposlenima tokom propadanja tritijumskih jezgra, uključen u molekulu aminokiseline glicine, uspio je registrirati paramagnetski kompleks koji sadrži helije u kojem je ultra tanka interakcija helijum-3 kernela s nepoštenim elektronom primećeno je. Ovo je najveće dostignuće u hemijskoj hemiji.

Postoji tri glavna izvor primitka Helijum:

• od prirodnih gasova koji sadrže heliju
• iz minerala
• iz zraka

Dobivanje helijuma od prirodnog plina

Glavna metoda dobijanja helijuma je metoda frakcijskog kondenzacije od prirodnih gasova koji sadrži helije, tj. Metoda duboke hlađenja. A njegova karakteristična imovina se koristi - najniža u odnosu na poznate supstance Temperatura ključanja. To vam omogućuje kondukcija svih pratećih gelova gasova, prije svega metana i azota. Proces se obično vrši u dvije faze:

• izolacija tzv. Helijuma sira (koncentrat koji sadrži 70-90% HE)
• Čišćenje sa pribavljanjem tehnički čistog helijuma.

Na slici ispod prikazana je jedna od instalacijskih shema za vađenje helijuma od prirodnog plina.

Plin se komprimira do 25 atmosfere i pod tim pritiskom ulazi u instalaciju. Čišćenje iz (CO 2) i djelomičnog sušenja plina izrađene su u ribarima koji su navodnjani otopinom koji sadrže 10-20% monoetanolamin, 70-80% dietilena glikola i 5-10% vode. Nakon što se ribari u plinu ostaje 0,003-0,008% ugljičnog dioksida CO 2, a tačka rose ne prelazi 5 ° C. Daljnje sušenje vrši se u adsorberama sa silikagelom, gdje se postiže temperatura tačke rose -45 ° C.

Pod pritiskom od oko 20, atmosfere čistog suhog plina ulaze u preliminarni izmjenjivač topline 1, gdje se hladi na -28 ° sa protocima obrnutog plina. U ovom slučaju postoji kondenzacija teških ugljovodonika, koja su odvojena u separatoru 2. U amonijum hladnjaku 3, plin se hladi na -45 ° C, kondenzat je odvojen u separatoru 4. u glavnom izmjenjivaču topline 5, temperatura plina je smanjena na -110 ° C, kao rezultat toga što je znatan dio kondenziran metana. Smjesa tekuće boje (oko 20% tečnosti) ugušena je na pritisak od 12 atmosfera u prvom protutečenom kondenzatoru 6, na izlazu od kojih se pair-plinska mješavina obogaćuje helijum na 3%. Kondenzat je tekao u epruvetima u protoku za jaz, na pločima kojih se helij otopi u njemu uklanja iz tečnosti, koja se pridružuje protoku parova.

Tečnost se baca do 1,5 atmosfere u prostoru za blokiranje kondenzatora, gdje služi kao rashladno sredstvo. Formirano parnom prikazuje se kroz izmjenjivače topline 5 i 1. Smjesa u paru koja izlazi iz kondenzatora 6 i sadrži do 3%, pod pritiskom 12, atmosfere odlazi u drugi kondenzator za konzumiranje 7, koji se sastoji od dva Dijelovi: u donjem dijelu postoji zmija serija, u čemu se u cijevima ispari s displeriranim od 12 do 1,5 atmosfere tečnosti kocke, a u gornjem dijelu - izravno izmjenjivač topline, u kojem se u međusobnom razmaku Dušik vreli na temperaturi od -203 ° C i tlakom od 0,4 atmosfere. Kao rezultat kondenzacije komponenti plinske smjese na dnu uređaja 7, plin je obogaćen helijumom na 30-50%, a u gornjem dijelu - do 90-92%.

Sirovi helijum takvog sastava pod pritiskom 11-12 atmosfere ulazi u izmjenjivače topline, gdje se zagrijava i izlaže iz instalacije. Budući da u prirodnom plinu sadrže male nečistoće vodonika, zatim u helijumu sira, koncentracija vodonika povećava se na 4-5%. Uklanjanje vodonika izrađuje se katalitičkim hidrogenizacijom s naknadnim sušenjem plina u adsorburkima sa silikagelom. Sirovi helijum je komprimiran do 150-2 atmosferske membranske kompresore 8, hlađen u izmjenjivaču topline 9 i ulazi u kondenzator zavojnice za izravnu protoku 10, ohlađen dušikom koji ključaju ispod vakuuma. Kondenzat (tekućina) sastavljen je u separatoru 11 i periodično se izlučuje, a ne-projicirani plin koji sadrže približno 98% prelazi u adsorber 12 sa aktivnim ugljenim azotom. Helijum izlazi iz adsorbera sadrži nečistoće manje od 0,05% i ulazi u cilindre 13 kao proizvod.

Prirodni plinovi su posebno bogati u SAD-u, koji određuju široku upotrebu helijuma za u ovoj zemlji.

Dobijanje helija iz minerala

Još jedan izvor helija neki radioaktivni minerali Sadrži uranijum, torijum i Samariju:

• clevote
• fergusonit
• samaraskit
• gadolinit
• moncith
• torianit

Posebno monacitni pijesciVeliki depozit u kojem se nalazi u travantoru (Indija): Monociti ovog polja sadrže oko 1 cm 3 helium u 1 g rude.

Da biste dobili helijum iz monocita, potrebno je zagrijati monocyte do 1000 ° C zatvorenog plovila. Helijum se dodjeljuje zajedno sa ugljičnim dioksidom (CO 2), koji je zatim apsorbiran otopinom kaustičnog natrijuma (NAOH). Preostali plin sadrži 96,6% on. Daljnje pročišćavanje vrši se na 600 ° C na metalnom magnezijumu za uklanjanje azota, a zatim na 580 ° C - na metalnom kalcijumu za uklanjanje preostalih nečistoća. Proizvodni plin sadrži preko 99,5%. Od 1000 tona monagito pijeska, možete dobiti oko 80 m 3 čistog helijuma. Takav metoda dobijanja helijuma ne predstavlja tehnički i industrijski interes..

Dobijanje helija iz zraka

U malom količini helijuma je u zrakuIz kojeg se može dobiti kao nusproizvod u proizvodnji kisika i azota iz zraka opisanog u članku "". U stubovima industrijske destilacije za odvajanje zraka preko tečnog azota, preostala gasovna mješavina neona i helija. Slika ispod prikazana uređaji za prelaskaPosebno prilagođen za odvajanje takve smjese.

Gas koji izlazi iz aparata kroz ventil D ohlađen je u serpentinu, koji se izliva tekućim azotom iz t do kondenziranog zaostalog dušika. Ako je ventil r malo otkriven, smjesa se dobiva sa vrlo malim azotom. S ovom metodom industrijskog dobitka helijuma, osim poteškoće u rukovanju potrebom za obradom veliki broj Zrak, još uvijek postoji dodatna poteškoća - potreba odvojite helijum iz neona. To se razdvajanje može izvesti pomoću tečnog vodonika u kojem se neona ubrana, ili adsorpcijom neona aktiviranog uglja, ohlađenog tečnom azotom.

Dobijanje helija iz zraka je nepraktično Zbog malog iznosa - 0.00046% volumena ili 0,000077% težine. Kalkulacije pokazuju da će se trošak jednog kubota helije izvlačeći iz zraka biti hiljade puta više nego što je minirano iz prirodnih gasova. Tako visoki trošak, naravno, eliminira mogućnost industrijskog izlječenja helijuma iz zraka.

Na primjer: Da biste dobili 1 kubni metar helija, morate istaknuti 116 tona dušika.

Hemijski element helijuma prvi je otkriven na suncu i tek tada na Zemlji.

Ključna uloga u istoriji otvaranja Helija igrala je Norman Lomarier, osnivač jedne od naprednih svjetskih naučnih publikacija - magazin Priroda.. U procesu pripreme za pitanju časopisa, upoznao je u Londonu naučnoj ustanovi i postao zainteresiran za astronomiju. Bilo je to vrijeme kada su inspirisani otvaranjem Kirchhoff-Bunsena, astronomi su tek počeli da proučavaju spektar svetlosti koji emitiraju zvezde. Sama zaključavanje uspio je dati niz važnih otkrića - posebno, prvo je pokazao da su solarne mrlje hladnije od ostatka solarne površine, kao i prve ukazane na postojanje vanjske školjke, nazivajući ga kromosfera. 1868. godine, istraživanje svetlosti koje emituje atomi u izbornicima - ogromne emisije plazme sa površine sunca, - Lomarier je primijetio niz prethodno nepoznatih spektralnih linija ( cm. Spektroskopija). Pokušaji dobivanja istih linija u laboratoriji završenom u neuspjehu, iz kojeg je Lokomer zaključio da je otkrio novi hemijski element. Loker ga je zvao helijum, od grčkog helios. - "Sunce".

Naučnici su bili zbunjeni, jer tretiraju izgled helijuma. Neki su pretpostavili da je kada se tu interpretacija spektra Protuberanda greši, ali ovo gledište dobiva se manje od pristalica, jer je sve više Astronomi su uspeli da posmatraju linije Lianger-a. Drugi su tvrdili da na suncu postoje elementi, koji nisu na Zemlji - šta, kao što je već spomenuto, suprotno općoj odredbi o zakonima prirode. Treće (bile su manjine) verovali su da će jednog dana na zemlji naći helijum.

Krajem 1890-ih, Lord Ralea i Sir William Ramzai proveli su niz iskustava koja su dovela do otvaranja Argona. Ramzay je crtao svoju instalaciju za istraživanje gasova koji se izlučuju mineralima koji sadrže uranijum. U spektru ovih plinova, Ramsay je otkrio nepoznate linije i poslao uzorke nekoliko kolega za analizu. Primanje uzorka, Lockimer je odmah prepoznao linije koje je gledao više od četvrtine veka sunčevo svjetlo. Misterija helija je riješena: plin je nesumnjivo smješten na suncu, ali ovdje postoji i ovdje na zemlji. Danas je ovaj plin najpoznatiji u uobičajenom životu kao i plin za inflaciju zračnog broda i baloni (cm. Graham zakon), a u nauci - zbog njegove upotrebe u kriogeni, Tehnologija za postizanje ultra niskih temperatura.

Koroni i Nebuli

Pitanje da li postoji negdje u svemiru, hemijski elementi koji nisu na zemlji, nisu izgubili relevantnost u 20. stoljeću. Prilikom proučavanja vanjske solarne atmosfere - solarni krunakoji se sastoji od vruće visoko rake plazme, - astronomi su otkrili spektralne linije koje nisu uspjeli identificirati bilo koji od poznatih elementi zemlje. Naučnici su sugerirali da ove linije pripadaju novom elementu koji je imenovan koroni.. I prilikom proučavanja nekih nekih neboles - udaljeni plinovi i nakupljanje prašine u galaksiji otkrivene su još jedna misteriozna linije. Oni su pripisali drugom "novom" elementu - nebulija. 1930-ih, američki astrofizicik Ira Spraig Bowen (IRA Sprague Bowen, 1898-1973) došla je do zaključka da nebijujske linije zapravo pripadaju kisiku, ali takve vrste stečene zbog ekstremni uvjetiPostojeće na suncu i u magli, a uvjeti toga se ne mogu reproducirati u zemaljskim laboratorijama. Krune su se pokazale snažnim joniziranim hardverom. A ove su linije dobile ime zabranjene linije.

Joseph Norman Locor
Joseph Norman Lockyer, 1836-1920

Engleski naučnik. Rođen u ragbiju u porodici vojnog ljekara. Lomarier je na neuobičajen na nauci na neobičan način, započeo karijeru kao službeniku u vojnom ministarstvu. Zaraditi novac, on je iskoristio javni interes za nauku, počeo je objavljivati \u200b\u200bpopularni časopis. 1869. prvo pitanje časopisa Priroda., A u roku od 50 godina, Lomarier je ostao njegov urednik. Sudjelovao je u mnogim ekspedicijama koje promatraju pune sunčane pomračenje. Jedna od takvih ekspedicija i dovela je do otvaranja helija. Locomer je poznat i kao osnivač arhetoromije - nauka koja proučava astronomsko značenje drevnih struktura, poput Stonehengea, te autor mnogih naučnih i popularnih knjiga.

Definicija

Helijum - drugi element periodične tablice. Oznaka - on iz latinskog "helijum". Smješten u prvom periodu, Viiia Group. Odnosi se na grupu inertnih (plemenitih) gasova. Naplata kernela je 2.

Helijum se javlja na Zemlji uglavnom u atmosferi, ali neke od njegovih količina dodjeljuju se na određenim mjestima iz dubine zemlje zajedno s prirodnim gasovima. Vode mnogih mineralnih izvora takođe ističu helijum.

Helijum je bezbojni, tvrdo spojen plin (ključalo -268,8 ° C), učvršćujući samo višak pritiska (shema strukture atoma prikazana je na slici 1). Ima snažnu sposobnost da prodre u čašu i metalnu foliju. Loše se otopi u vodi, bolje - u benzenu, etanolu, toluenu.

Sl. 1. Struktura atoma helijuma.

Atomska i molekularna težina helijuma

Definicija

Relativna molekularna težina m r - Ovo je molarna masa molekule, pripisana je 1/12 molarne mase ugljika-12 atoma (12 s). Ovo je vrijednost bez dimenzija.

Definicija

Relativna atomska masa A R - Ovo je molarna masa atoma tvari, pripisuju se 1/12 molarskoj težini ugljenika-12 atoma (12 s).

Budući da u slobodnom stanju helijuma postoji u obliku jedinstvenog imena kojeg je molekula, vrijednosti njegovih atomskih i molekularnih masa podudaraju se. Oni su jednaki 4.003.

Heliya Isotopes

Helijum je najčešći element kosmosa - sastoji se od dva stabilna izotopa: 4 on i 3 he. Njihovi masovni brojevi su 4 i 3. Kernel helija 4, atoma sadrži dva protona i dva neutrona, a atom 3 je isti broj protona i jednog neutrona.

Spektralna analiza pokazuje prisustvo toga u atmosferi sunca, zvijezdama, u meteoritima. Akumulacija 4 koju je jezgra u svemiru zbog termonuklearne reakcije služi kao izvor solarne i zvijezde energije.

Helijum ioni

U normalnim uvjetima helijum je hemijski inertno, ali s jakom uzbuđenjem atoma može formirati molekularni heon HE 2 +. U normalnim uvjetima su ti ioni nestabilni; Snimanje nestalog elektrona, raspadaju se u dva neutralna atoma.

Molekula i helijum atom

U slobodno stanje helije postoji u obliku monomičnog molekula.

Primjeri rješavanja problema

Primjer 1.

Zadatak	HydroCarbon sadrži 92,3% ugljika (c). Izlaže molekularna (empirijska) formula ugljikovodika (sa x n y), ako je gustina njene pare na helijumu (ne) 6,5.
Odluka	Masovna djela elementa X u molekuli kompozicije HX izračunava se prema sljedećoj formuli: ω (x) \u003d n × ar (x) / m (hx) × 100%. Označite broj ugljičnih atoma u molekuli kroz "x", broj hidrogenih atoma kroz "y". Pronalazimo postotak vodika u sastavu ugljovodonika: ω (h) \u003d 100% - ω (c) \u003d 100% - 92,3% \u003d 7,7%. Pronaći ćemo odgovarajuće relativne atomske mase ugljičnih i vodikovih elemenata (vrijednosti relativnih atomskih masa preuzetih iz periodične tablice D.i. Mendeleev, zaokružene na cijeli brojeve). Ar (c) \u003d 12 ae.m; Ar (h) \u003d 1 a.e.m. Procenat elemenata podijeljen je u odgovarajuće relativne atomske mase. Stoga ćemo pronaći odnos između broja atoma u molekuli sa spojem: x: y \u003d m (sa) / ar (i): m (n) / ar (p); x: Y \u003d 92,3 / 12: 7,7 / 1; x: Y: Z \u003d 7,7: 7,7 \u003d 1: 1. Dakle, najjednostavnija formula ugljikovodika CH. M (CH) \u003d ar (c) + ar (h) \u003d 12 + 1 \u003d 13 / mol. Vrijednost molarne mase organski Možete odrediti sa svojom gustoćom helija: M supstanca \u003d m (ne) × d (ne); M supstanca \u003d 4 × 6,5 \u003d 26 g / mol. Da biste pronašli pravu ugljovodonarsku formulu, pronaći ćemo omjer nastalih mollarnih masa: M Supstanca / M (CH) \u003d 26/13 \u003d 2. Dakle, indeksi atoma ugljika i vodonika moraju biti 2 puta veći, i.e. Molekularna (empirijska) hidrokarbonska formula ima pogled C 2 H 2. To je acetilen.
Odgovoriti	C 2 H 2. Ovo je acetilen.

Primjer 2.

Zadatak	U cilindru sa kapacitetom od 60 l na 20 o C i 40 atm je helijum. Odredite zapreminu potrošenog helijuma sa N.U., ako je nakon 8 sati rada, pritisak u cilindru pao na 32 bankomat, a temperatura se povećala na 22 o C.
Odluka	Prvo ćemo prenijeti diplome u Kelvin: T 1 \u003d 273 + 20 \u003d 293 k; T 2 \u003d 273 + 22 \u003d 295 K. Na kombiniranom zakonu o plinu: PV / T \u003d P 0 V 0 / T 0; V 0 \u003d PVT 0 / P 0 T. Za početno stanje helija u cilindru, gornji volumen iznosio je: V 0 početni \u003d P 1 × V 1 × T 0 / P 0 × T 1. Za krajnje stanje helija u cilindru, zapremina sastavljena: V 0 finala \u003d P 2 × V 2 × T 0 / P 0 × T 2. Izrazite jačinu potrošenog helijuma na n.u.: V x \u003d v 0 početni - v 0 finale; V x \u003d -; V x \u003d (T 0 / P 0) × [(P 1 × V 1 / T 1) - (P 2 × V 2 / T 2)]. Budući da je kapacitet cilindra konstantan, zatim v 1 \u003d v 2 \u003d v, onda: V x \u003d (T 0 × V / P 0) × [(P 1 / T 1) - (P 2 / t 2)]; V x \u003d (273 × 60/1) × [(40/293) - (32/295)] \u003d 459 litara.
Odgovoriti	459 litara