Heeliumi saamine tööstuses. Tehniline heelium - teaduse ja tööstuse rakendus. USA aktsiad

Heelium (Ta) - inertgaas, mis on perioodilise elementide teine \u200b\u200belement, samuti teine \u200b\u200belement universumis lihtsuse ja levikuga. See kuulub lihtsatesse ainetesse ja standardtingimustes (standardne temperatuur ja rõhk) on monoviimi gaas.

Heelium Ei ole maitset, värve, lõhna ja ei sisalda toksiine.

Kõigist lihtsate ainete hulgas on heeliumi väikseim keemispunkt (t \u003d 4,216 k). Atmosfäärirõhul on võimatu saada tahket heeliumi, isegi absoluutse nulli lähedase temperatuuriga - tahke kujuga liikumiseks vajab heelium survet üle 25 atmosfääri. Heeliumi keemilised ühendid ei ole piisavad ja kõik standardtingimustes on nad ebastabiilsed.
Looduses esinev heelium koosneb kahest stabiilsest isotoobist - ta ja 4he. Ta isotoop toimub väga harva (isotoopne levimus 0,00014%) 99,999966% juures 4HE isotoopis. Lisaks loomulikule on tuntud ka 6 kunstlikku radioaktiivset heeliumi isotoope.
Välimus peaaegu kõike universumis, heelium toimus esmane nukleosünteesi, mis toimus esimesel minutil pärast suur plahvatus.
Praegu peaaegu kõik heelium See on moodustatud vesiniku tulemusena termotuuma sünteesi esinevad tähed sügavamal tähed. Meie planeedil moodustub heelium raskete elementide alfa-lagunemise protsessis. Osa, heelium, mis juhib kalduda läbi maa koor, väljub maagaasi koostises ja võib olla kuni 7% selle koostisest. Mida rõhutada heelium Maagaasist kasutatakse murdosa destilleerimist - elementide madala temperatuuri eraldamise protsess.

Avamiumi ajalugu

18. augustil 1868 oli oodata täielikku päikeseenergiat Eclipse. Kogu maailma astronoomid valmistasid aktiivselt sel päeval aktiivselt. Nad lootaid lahendada väljaulatuvuste saladuse - hõõguvad väljaulatuvad väljaulatuvad väljaulatuvad väljaulatuvad väljaulatuvad eeskujud, mis on nähtavad täieliku päikesevarjutuse hetkel päikeseketta servadel. Mõned astronoomid uskusid, et proteberaanid olid kõrged Lunari mägesid, mis täieliku päikesevarjutuse hetkel valgustavad päikese kiirgusega; Teised arvasid, et väljaulatumised olid päikesepaigutused; Kolmandaks näha päikesekõlarite tulekahju pilved päikeseenergia atmosfääri. Enamik uskusid, et väljaulatumised ei ole enam kui optiline pettus.

Aastal 1851, ajal päikeseenergia Eclipse, täheldatud Euroopas, Saksa Astronoom Schmidt ei näinud mitte ainult päikeseenergia väljaulatuvaid, vaid ka õnnestus näha, et nende piirjooned muutuvad aja jooksul. Tuginedes oma tähelepanekud Schmidt jõudis järeldusele, et väljaulatuvad on kuuma gaasi pilved eraldunud päikese õhkkond hiiglane pursked. Kuid pärast Schmidti tähelepanekuid pidas paljud astronoomid ikka veel nägemise väljaulatumiseks.

Alles pärast täielikku Eclipse'i 18. juulil 1860, mida täheldati Hispaanias, kui paljud astronoomid nägid päikeseenergiat oma silmadega ja Itaalia Sekki ja prantslane suutnud mitte ainult joonistada, vaid ka neid pildistada, keegi ei olnud ühtegi Kahtlused protuoones olemasolu pärast.

1860. aastaks oli juba leiutatud spektroskoop - seade, mis võimaldab optilise spektri nähtavat osa jälgimist keha kvalitatiivse koostise määramiseks, millest saadakse täheldatud spektri. Siiski päikesevarjude päeval ei kasutanud ükski astronoostis spektroskoopi äramõõdude spektrile. Spektroskoobi mäletati, kui Eclipse oli juba lõppenud.

Seepärast on 1868. aasta päikesevarju ettevalmistamine iga astronoom vaatluse tööriistade loendis ja spektroskoopis. Ma ei unustanud seda seadet ja Jules Zhansenit, tuntud prantsuse teadlast, kes jälgib Indias protuberane'i, kus päikese Eclipse'i jälgimise tingimused astronoomide arvutamisel olid parimad.

Praegusel hetkel, kui päikese käes ketas oli Kuu täielikult suletud, Julin, uurides oranži-punaseid leeki, tõmmatud päikesepinnalt välja, nägi spektris, välja arvatud kolm tuttavat vesiniku liinit: punane, roheline ja roheline ja Sinine, uus, tundmatu - helekollane. Ükski aine keemikutele teadaolev aine ei olnud spektri osa sellist joont, kus avastati ZHUL ZHANSEN. Sama avastus, kuid kodus, Inglismaal tegi Astronoom Norman Lokerieri.

25. oktoobril 1868 sai Pariisi Teaduste Akadeemia kaks tähte. Üks, kirjutatud päev pärast päikeseloojangut, tuli Humus, väike linn India idarannikul Jules Zhansenilt; Teine kiri alates 20. oktoobrist 1868 oli Norman Lokira Inglismaalt.

Saadud kirjad lugesid Pariisi Teaduste Akadeemia professorite koosolekul. Neis teatasid Jules Jean ja Norman Lokeer, sõltumata üksteisest, avamisest sama "päikeseenergia aine". See uus aine leiti päikese pinnal spektroskoobi abil, Lokier pakutakse helistada heeliumi kreeka sõnad "Sun" - "Helios".

Sellist kokkusattumust oli üllatunud akadeemiate professorite teaduslikul kohtumisel ja samal ajal tunnistas uue keemilise aine avastamise objektiivsele olemusele. Solar-taskulambide aine (protuberane) aine avamise auks koputati medali välja. Selle medali ühel küljel koputasid Jeanseni ja Lokira portreed välja ja teiselt - Apollo Sun'i iidse kreeka Jumala kujutis sõjavankris, kujundas neli hobust. Varakirja all oli prantsuse pealkiri blokeeritud: "Solar-eete analüüs 18. augustil 1868"

Aastal 1895, London Chemicist Henry Myers juhtis tähelepanu William Ramzai, kuulsa inglise füüsikalis-keemiku, siis juba unustatud geoloogia Hildebrand. Selles artiklis väitis Hildebrand, et mõningaid haruldasi mineraale kuumutati väävelhappes, mitte põletamisel ja mitte põlemist. Selliste haruldaste mineraalide hulgas oli Nordenclemi kuulsa Polari piirkondade kuulsa Rootsi Exploreri Norras asuv Cullee.

Ramzay otsustas uurida Kleighti sisalduva gaasi olemust. Kõigis Londoni keemia kauplustes õnnestus Ramzaya abilised osta ainult ... Üks grammi laimu, makstes ainult 3,5 šillingile. Mitmete kuupmeetri valimine gaasilt saadud kogusest saadud kogusest saadud kogusest ja lisanditest puhastamiseks uuris Ramzay seda spektroskoobi abil. Tulemuseks oli ootamatu: gaasi pühendatud Slander oli ... Heelium!

Ilma usaldamata oma avastus, Ramzay pöördus William Krux, suurima spektraalse analüüsi spetsialist sel ajal Londonis taotluse uurida gaasi pühendatud laimu.

Ringid uurisid gaasi. Uuringu tulemus kinnitas ramzay avamist. Seega 23. märtsil 1895 leiti aine maa peal, 27 aastat tagasi leitud päikese käes. Samal päeval avaldas Ramzay oma avastuse, saatis ühe sõnumi London Royal Society'le ja teine \u200b\u200b- kuulus prantsuse keemiku akadeemik Bertlo. Bertlo kirjas taotles Ramzai teatada oma avastusest Pariisi Akadeemia professorite teadlast.

15 päeva pärast Ramzayt, sõltumata temast, Rootsi keemik Karul Alium Klevita ja nagu Ramzay, ta teatas tema avamise heeliumi kemika bertlo.

Kolmandaks avati heeliumi õhus, kus Ramzaya sõnul pidi ta tulema haruldaste mineraalide (Sland jt) pärit maa peal ja keemilistes transformatsioonides.

Väikestes kogustes heelium, mõned mineraalvedrud leiti vees. Niisiis, näiteks leiti, et see leiti Razamami Kotre tervendavas allikates Püreneede mägedes, inglise füüsik John William Ralea leidis selle kuulsa nahkhiirte kuurordi allikate vetes, Saksa füüsik Kaiser avas heeliumiga juhtides Mustad metsade mägesid. Kuid heeliumi mõnes mineraalides avastati enamasti. See sisaldub Samaraskit, Fergusonite, Colombit, Monzit, Up. Mineraalis sisaldab Ceyloni saarte threan eriti palju heeliumi. Kilogrammi Torianita kuumutamisel on kuumutatud 10 liitri heeliumi perioodi jooksul.

Varsti leiti, et heelium esineb ainult nendes mineraalides, mis sisaldab radioaktiivset uraani ja tooriumi. Mõnede radioaktiivsete elementide alfakiired ei ole midagi muud heeliumi aatomite tuuma.

Ajaloost ...

Selle ebatavalised omadused võimaldavad teil laialdaselt kasutada heeliumi erinevatel eesmärkidel. Esimene neist on täiesti loogiline, mis põhineb selle kergusel - kasutage õhupallides ja õhulaevastes. Veelgi enam, erinevalt vesinikust - see ei plahvatuse. See heeliumi vara kasutasid sakslased esimese maailmasõja vastu võitlemise õhulaevade vastu. Miinus kasutamine on see, et õhulaev, mis on täidetud heeliumiga, ei võta nii kõrge kui vesinik.

Suuremate linnade pommitamise eest, peamiselt Inglismaa ja Prantsusmaa pealinnad, Saksa käsk esimeses maailmasõda Kasutatud õhulaevad (zeppelins). Nende tarbitava vesiniku täitmiseks. Seetõttu oli nendega võitlus suhteliselt lihtne: söögilaeva kestale kukkus, lisati vesinik, ta läks välja ja põletas seade. 123 Saksamaal ehitatud 123 õhulaevad esimese maailmasõja ajal põles 40 põletatud kestadest. Kuid üks kord Üldlev baas Briti armee üllatas erilise tähtsusega raportit. Otsene Falls vastupidine mürskude saksa kabelid ei andnud tulemusi. Õhulaev ei viitsinud ja aeglaselt aegunud mõni tundmatu gaas, lendas tagasi.

Sõjalised spetsialistid hämmingus ja vaatamata hädaolukorrale ja üksikasjalikule arutelule zeppelini mitte-süttivuse vastuväiteid, ei suutnud leida soovitud selgitust. Inglise keemiku Richard Telfall lahendas mõistatuse. Kirjas Briti Admiraliteedile kirjutas ta: "Ma usun, et sakslased leiutasid mingisuguse viisi suure hulga heeliumi väljavõtmiseks ja seekord täitis nende Zeppelini kesta vesiniku, nagu tavaliselt, ja Helium ... "

Tellfolli argumentide veendumus vähenes aga Saksamaal oluliste allikate puudumise tõttu Saksamaal. Tõsi, heelium on sisalduv ja õhk, kuid seal on vähe: ühes kuupmeetril sisaldab õhk ainult 5 kuupmeetrit heeliumi sentimeetrit. Linda süsteemi jahutusmasin, mis muutub ühe tunni jooksul vedelikuks mitu sada kuupmeetrit õhku, võib selle aja jooksul anda mitte rohkem kui 3 liitrit heeliumi.

3 liitrit heeliumi tunnis! Ja Zeppelini täitmiseks on vaja 5 ÷ 6 tuhat kuupmeetrit. m. Sellise heeliumi koguse saamiseks pidi üks Linde auto töötama ilma umbes kakssada aastat lõpetamata, annaksid kakssada sellist autot soovitud heliumi koguse ühe aasta jooksul. 200 taime ehitamine õhu muundamiseks vedelikuks, et saada heeliumi, on majanduslikult väga kahjumlik ja praktiliselt mõttetu.

Kuhu saksa keemikud said heeliumi?

See küsimus, nagu see osutus hiljem, lahendati suhteliselt lihtsalt. Kaua enne sõda, Saksa laevandusettevõtted, kes võtsid kauba India ja Brasiilia, anti märge laevanduse tagastamise aurutid mitte tavaline ballast, kuid Monaziitliiv, mis sisaldab heeliumi. Seega loodi "heeliumi tooraine" pakkumine - umbes 5 tuhat tonni monotocitic liiva, millest heeliumi saadi Zeppelinile. Lisaks kaevandati heeliumi mineraalse allika veest Najeimis, mis andis kuni 70 Cu. M helium iga päev.

Vahejuhtumite juhtum oli heeliumi uute otsingute push. Heelium on muutunud raske otsida keemikke, füüsika, geoloogid. Ta omandas äkki suur väärtus. 1916. aastal maksab 1 kuupmeetri heeliumi 200 000 rubla, st 200 rubla liitri kohta. Kui me leiame, et liitri heeliumi kaalub 0,18 g, siis 1 g kulu rohkem kui 1000 rubla.

Heelium tegi kaupmehed, spekulandid, stock divsov. Heelium märkimisväärsetes kogustes leiti maagaaside arenemisel Maa sügavusest Ameerikas, Kansas'i osariigis, kus pärast Ameerika sisenemist sõdalasse ehitati Fort Wast'i linna lähedal. Aga sõda lõppes, heeliumireservid jäi kasutamata, langes heeliumi maksumus järsult ja ulatusid umbes nelja rubla kohta kuupmeetri kohta 1918. aasta lõpus.

Heelium kaevandati sellise tööga, kasutasid ameeriklased ainult 1923. aastal. Nüüd täitke nüüd rahulik õhulaev "Shenandoa". Ta oli esimene ja ainus õhutranspordi reisilaev maailmas, mis on täis heeliumiga. Kuid "elu" osutus lühikeseks. Kaks aastat pärast tema sündi oli Surgdo tormi hävitanud. 55 tuhat kuupmeetrit M, peaaegu kogu heeliumi globaalne aine, mis koguti kuueks aastaks, hajutatud atmosfääris tormi ajal, mis kestis vaid 30 minutit.

Rakendus Heliy.

Heelium looduses

Enamasti maine heelium See on moodustatud uraani-238, uraani-235, tooriumi ja ebastabiilsete toodete radioaktiivse lagunemise ajal nende kokkuvarisemise. Võrrevõimamatult väiksemad heeliumi kogused annavad Samaria-147 ja vismuti aeglase lagunemise. Kõik need elemendid tekitavad ainult raskete heade heade heade huve - ta 4, kelle aatomite võib pidada alfa-osakeste jäänusteks, mis on maetud kahe seotud elektroni kestasse - elektroonilise topelt. Varakult geoloogilised perioodidNad ilmselt eksisteerisid ja teised, kes on juba kadunud näost Maa loomulikult radioaktiivsed elemendid, mis sattusid planeedi heeliumi. Üks neist oli nüüd kunstlikult taasloonud Neptune rida.

Heeliumi koguse abil saab kivi või mineraalide sulgeda nende absoluutse vanuse järgi. Nende mõõtmiste aluseks on radioaktiivse lagunemise seadused: Niisiis langeb poole Uraani-238 4,52 miljardi aasta jooksul heelium ja juhtida.

Heelium Maa koore koguneb aeglaselt. Üks tonni graniit, mis sisaldab 2 g uraani ja 10 g tooriumi, toodab ainult 0,09 mg heeliumi - pool kuupmeetrit. Väga vähese uraani ja tooriumi mineraalide puhul on heeliumi sisu üsna suur - mitu kuupmeetri heeliumi grammi kohta. Nende mineraalide osakaal heeliumi loomulikus tootmisel on siiski lähedal nullini, kuna need on väga haruldased.

Heeliumi maa peal on vähe: 1 m3 õhk sisaldab ainult 5,24 cm3 heeliumi ja iga kilogrammi maa-materjalist on 0,003 mg heeliumi. Aga universumi levimus, heelium hõivab 2. koha pärast vesiniku: heelium moodustas umbes 23% kosmilise massist. Ligikaudu pool kõigist heeliumis keskendub maakooresse, peamiselt graniidi kestaga, kogudes radioaktiivsete elementide peamisi reservi. Heeliumsisaldus maapõues on väike - 3 x 10 -7 massiprotsenti. Heelium koguneb vaba gaasi akumuleerumise aluspinnas ja õli; Sellised hoiused saavutavad tööstuslikke kaalud. Heeliumi (10-13%) maksimaalsed kontsentratsioonid ilmnevad uraani kaevanduste vaba gaasiklastrites ja gaasides ja (20-25%) gaasides, mis on spontaanselt vabanenud põhjaveest. Vana vanus gaasi kandvate setete ja mida suurem radioaktiivsete elementide sisaldus, seda suurem on see heelium maagaaside koostises.

Heeliumi kaevandamine

Heeliumi ekstraheerimine tööstuslikule skaalale on valmistatud looduslikest ja naftagaasidest nii süsivesinike kui ka lämmastiku koostisest. Toorainete kvaliteedi järgi jagatakse heeliumi väljad: rikas (sisu mitte\u003e 0,5 mahuprotsenti); tavaline (0,10-0.50) ja vaesed< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

Heliumi maailmareservid on 45,6 miljardit kuupmeetrit. Suured hoiused asuvad Ameerika Ühendriikides (45% maailma ressurssidest), siis Venemaa (32%), Alžeeria (7%), Kanada (7%) ja Hiina (4%).
Heeliumi tootmine juhib ka Ameerika Ühendriike (140 miljonit kuupmeetrit aastas), seejärel Alžeeria (16 miljonit).

Venemaa ridades kolmandas maailmas - 6 miljonit kuupmeetrit aastas. Orenburgi heeliumi taim on praegu ainus heeliumi saamise allikas ja gaasi tootmine väheneb. Sellega seoses gaasi väljad Ida-Siberia ja Kaug-Ida Kõrge heeliumi kontsentratsiooniga (kuni 0,6%), omandavad nad erilise tähenduse. Üks kõige paljutõotavamaks on Kovyktinsky ha zofonensate väli asub Irkutski piirkonna põhjaosas. Ekspertide sõnul sisaldab see umbes 25% ülemaailmsestx Gelia varud.

Näitaja nimi	Heelium (templid a) (TU 51-940-80)	Heelium (brändi B) (TU 51-940-80)	Heeliumi kõrge puhtus, brändi 5.5 (Autor TU 0271-001-45905715-02)	Kõrge puhtus Heelium, hinne 6.0 (Autor TU 0271-001-45905715-02)
Heelium, mitte vähem
Lämmastik, mitte enam
Oxygen + argoon
Neon, mitte enam
Vee aurud, mitte enam
Süsivesinikud, mitte enam
CO2 + CO, mitte enam
Vesinik, mitte enam

Ohutus

- Heelium ei ole mürgine, mitte kütus, ärge plahvatage
- Heeliumil on lubatud rakendada igas massikohas inimesed: kontsertide, tutvustuste, staadionide, kaupluste juures.
- Galli heeliumfüsioloogiliselt inertne ja ei kujuta endast ohtu inimestele.
- Heelium ei ole keskkonnale ohtlik, mistõttu ei ole vaja neutraliseerimist, kõrvaldamist ja kõrvaldamist silindrite jäänused.
- Heelium on palju lihtsam ja hajutatud Ülemine kiht Maa atmosfääri.

Heelium (brändi A ja B TU 51-940-80)
Tehniline nimi	Gelium-gaasitaoline
Keemiline valem
OON Loendi number
Oht klass transpordi ajal
Füüsikalised omadused
Füüsiline olek	Tavalistes tingimustes - gaas
Tihedus, kg / m³	Normaalsetes tingimustes (101,3 kPa, 20 s), 1627
Keemistemperatuur, 101,3 kPa
Temperatuur 3. punkti ja tasakaalurõhu C, (MPa)
Lahustuvus vees	ebaoluline
Tule- ja plahvatusoht	tulekahju-plahvatus-ohutu
Stabiilsuse ja keemilise aktiivsuse
Stabiilsus	Stabiilne
Reaktiivsus	Inertgaas
Oht mees
Mürgine mõju	Mitte mürgine
Ökoloogiline oht	Kahjulik mõju keskkond ei paku
Raha	Kohaldatakse mis tahes vahendid

Heeliumi hoidmine ja transportimine

Galides saab transportida igat liiki transporditüübid vastavalt reeglitele kaubaliikluse konkreetse tüüpi transpordiliige. Transport viiakse läbi spetsiaalsed terasest pruunid silindrid ja heeliummahutid. Vedelat heeliumi transporditakse Type STG-40, STG-10 ja STG-25 mahu 40, 10 ja 25 liitri transpordivahendites.

Silindrite transportimise eeskirjad tehniliste gaasidega

Ohtlike kaupade vedu Venemaa Föderatsioon Reguleerivad järgmised dokumendid:

1. "ohtlike kaupade veo eeskirjad maanteetranspordi poolt" (mida on muudetud Venemaa Föderatsiooni Transpordiministeeriumi korralduste järgi 11.06.1999 nr 37, alates 10/14/1999 nr 77; registreeritud Venemaa Föderatsiooni ministeeriumi 18. detsembril 1995 registreerimine N 997).

2. "Euroopa ohtlike kaupade rahvusvahelise maanteetranspordi Euroopa leping" (ADR), millele Venemaa on ametlikult ühinenud 28. aprillil 1994 (Venemaa Föderatsiooni valitsuse dekreet 03.02.1994 nr 76).

3. "reeglid tee"(PDD 2006), nimelt artikkel 23.5, millega kehtestatakse see, et" transport ... ohtlikud kaubad ... viiakse läbi vastavalt erieeskirjadele. "

4. "Venemaa Föderatsiooni kood haldusõiguserikkumiste kohta", artikli 12.21 2. osa, millest ta näeb ette vastutuse ohtlike kaupade veo eeskirjade rikkumise eest, mis on haldusliku trahvi vormis draiverid ühelt poolt kolme miinimumpalga või sõidukite haldamise õiguse äravõtmise eest ühe kuni kolme kuu eest; transpordi eest vastutavate ametnike puhul - kümnest kuni kahekümne miinimumpalgale. "

Vastavalt lõike 1 lõikele 1.2 "eeskirju ei kehti ... piiratud arvu ohtlike ainete transport ühele sõiduk, mille transport võib pidada ohtlike lasti transportimiseks. "Samuti selgitatakse, et" konkreetse ohtliku kauba ohutu transpordi nõuetele määratakse kindlaks piiratud kogus ohtlike kaupade ohutu transpordi nõuetes. Oma määratlemisel on võimalik kasutada Euroopa lepingu ohtlike kaupade rahvusvahelise transpordi lepingut käsitleva Euroopa lepingu nõudeid (ADR). Seega vähendatakse mitteohtliku kaubana transporditava ainete maksimaalse hulga küsimust Uuring punkti 1.1.3 ADR, mis kehtestab tühistamise euroopa reeglid Ohtlike kaupade transport erinevate asjaoludega.

Näiteks vastavalt lõikele 1.1.3.1 ei kohaldata vaidluste kohtuvälise lahendamise sätteid ... ohtlike kaupade veole üksikisikute kaupa, kui need kaubad on jaemüügiks pakitud ja on mõeldud nende isiklikuks tarbimiseks, kasutage igapäevaelus, vaba aja veetmisel või sport, tingimused, mis võetakse meetmeid, et vältida sisu lekke normaalsetes transporditingimustes.

Ohtlike kaupade veo eeskirjadega ametlikult tunnustatud konfiskeerimisrühmade kaupa - tühistamine, mis on seotud ühes transpordisektoris veetavate kogustega (punkt 1.1.3.6).

Kõik gaasid omistatakse teise klassi klassi vastavalt ADRi klassifikatsioonile. Mitte-tuleohtlikud, lagemata gaasid (rühmad A - neutraalne ja oksüdeerimine) viitavad kolmandale transpordi kategooriale, piirates maksimaalset kogust 1000 ühikut. Tuleohtlik (rühm f) on teine, mille maksimaalse summa piiramine 333 ühikut. "Unit" all mõistetakse siin 1 liiter laeva võimsusest, kus see on kokkusurutud gaas või 1 kg veeldatud või lahustunud gaasi. Seega maksimaalne gaaside arv, mida saab transportida ühes transpordisektoris mitteohtliku koormusena, järgmised:

Heelium on tõeliselt üllas gaas. Tee selle liitumiseks mis tahes reaktsiooniga ei ole veel õnnestunud. Heeliumi molekuli Monatomota. Kerjususe tõttu on see gaas halvem ainult vesinikuga, õhk on 7,25 korda raskem kui heelium. Heelium on vees ja teistes vedelikes peaaegu lahustumatu. Samamoodi vedela heeliumi, mitte ühe aine ei ole oluliselt lahustunud.

Tahket heeliumi ei saa saada mis tahes temperatuuril, kui mitte rõhu suurendamiseks.

Selle elemendi avamise, uurimise ja rakendamise ajaloos on paljude suurte füüsikute ja keemikute nimed erinevad riigid. Heelium olid huvitatud heeliumiga töötatud: Zhansen (Prantsusmaa), Lomarier, Ramzay, Tsirkus, Rutherford (Inglismaa), Palmyry (Itaalia), Keez, Kaamera-Onnes (Holland), Feyman, Onzager (USA), Kapitsa, Kikoin, Landau ( Nõukogude Liit) Ja paljud teised suuremad teadlased.

Heeliumi aatomi välimuse unikaalsust määratakse kahe hämmastava loodusliku struktuuri kombinatsiooni kombinatsiooniga - absoluutse meistrite kompaktsuse ja tugevusega. Heeliumi kernelis on Helium-4, nii intrastuclear kestad on küllastunud - nii prooton ja neutron. Samuti on küllastunud elektrooniline dublett, ka raamimine selle südamikuga. Nendes struktuurides võti mõistmiseks omadusi heeliumi. See voolab ka selle fenomenaalse keemilise inertseduse ja salvestada väikeste suuruste oma aatom.

Heeliumi aatomi tuuma roll on tohutu - alfa-osakesi moodustamise ja arengu ajaloos tuumafüüsika. Kui mäletate, on see alfa-osakeste hajumise uurimine LED Rutherford aatomi tuuma avamisele. Mis pommitamine lämmastiku alfa osakeste, elementide seletus tehti esimest korda - siis paljud põlvkonnad alkeemikud olid unistanud sajandeid. Tõsi, selles reaktsioonis ei olnud elavhõbedaks muutunud kullaks ja lämmastikku hapnikuks, kuid see on peaaegu sama raske teha. Sama alfa-osakesi kaasati neutri avamisega ja esimese kunstliku isotoobi valmistamisele. Hiljem sünteesiti alfa-osakeste, Curius, Berkliya, California, Mendelia abil.

Me loetlesime need faktid ainult ühe eesmärgiga - et näidata, et element number 2 - element on väga ebatavaline.

Maailm

Heelium - ebatavaline element ja tema lugu on ebatavaline. See avati päikese õhkkonnas 13 aastat varem kui maa peal. Täpsemalt, spektris päikesekroon Avatud särav kollane joon D ja see oli selle taga peidetud, muutus see usaldusväärsemalt teada alles pärast seda, kui heeliumi eemaldati Maa mineraalidest, mis sisaldavad radioaktiivseid elemente.

Maa koorikus on 29 isotoobi, mille alfa-osakesed moodustuvad radioaktiivsed lagunemine - väga aktiivne, millel on heeliumi aatomite kerneli suur energia.

Enamasti maine heelium moodustatakse uraani-238 radioaktiivse lagunemise all uraani-235, tooriumi ja ebastabiilsete toodete radioaktiivse lagunemise all. Võrrevõimamatult väiksemad heeliumi kogused annavad Samaria-147 ja vismuti aeglase lagunemise. Kõik need elemendid põhjustavad ainult raske Helen Isotope'i - 4 ta, kelle aatomite saab vaadelda alfa osakeste jäänustena, mis on maetud kahe seotud elektroni kestasse - elektroonilisel kahekordsel topelt. Varasemate geoloogiliste perioodide puhul olid teised ilmselt olemas, kes olid juba kadunud Maa nägu, elementide loomulikult radioaktiivsed auastmed, augustasandi küllastamine. Üks neist oli nüüd kunstlikult taasloonud Neptune rida.

Heeliumi koguse abil saab kivi või mineraalide sulgeda nende absoluutse vanuse järgi. Nende mõõtmiste aluseks on radioaktiivse lagunemise seadused: Niisiis langeb poole Uraani-238 4,52 miljardi aasta jooksul heeliumja juhtida.

Heelium maakoore koguneb aeglaselt. Üks tonni graniit, mis sisaldab 2 g uraani ja 10 g tooriumi, toodab ainult 0,09 mg heeliumi - pool kuupmeetrit. Väga vähese uraani ja tooriumi mineraalide puhul on heeliumi sisu üsna suur - mitu kuupmeetri heeliumi grammi kohta. Nende mineraalide osakaal heeliumi loomulikus tootmisel on siiski lähedal nullini, kuna need on väga haruldased.
Heelium Pi Sun avas Frenchman J. Jean, kes viis oma tähelepanekud Indias 10. augustil 1868 ja Inglise J. Lokomer - 20. oktoobril samal aastal. Mõlema teadlase kirjad tulid Pariisisse ühe päeva jooksul ja loeti 26. oktoobril Pariisi Teaduste Akadeemia kohtumisel mõne minuti intervalliga. Akadeemikud, keda selline kummaline kokkusattumus mõjutab, võttis vastu otsuse selle sündmuse kullamedali koputamiseks.

Looduslikud ühendid, mille osana on alfa-aktiivne isotoop, on ainult allikas, kuid mitte tooraine tööstusliku heeliumi jaoks. Tõsi, mõned tihe struktuuriga mineraalid on kohalikud metallid, magnetiit, granaatõuna, apatiit, tsirkoon ja teised, - nendega lisatud heelium on kindlalt hoitud. Kuid enamik mineraalaineid aja jooksul allutatakse ilmastikutingimustele, ümberkristallimise jne ja heelium jätab need.

Heeliummullid, mis vabanevad kristallstruktuuridest, lähevad reisile maapõuele. Väga väike osa neist lahustub põhjavees. Vajalike enam-vähem kontsentreeritud heeliumilahenduste moodustamiseks eritingimusedEsiteks, suur rõhk. Teine osa võõrastiku heeliumi kaudu pooride ja pragude mineraalide siseneb atmosfääri. Ülejäänud gaasimolekulid langevad maa-aluste püünistesse, milles nad kogunevad kümnetele, sadu miljoneid aastaid. Lõksud teenivad lahtiste kivide plastist, mille tühimikuid on täis gaasi. Selliste gaasikogude paigaldamine teenindavad tavaliselt vett ja õli ning nende peale on tihedad kivimite gaasikindel kihid blokeeritud.

Kuna teised gaasid on maakoores (peamiselt metaan, lämmastik, süsinikdioksiid) ja lisaks palju suuremates kogustes ei ole puhtalt heeliumklastreid. Heelium maagaasides esineb väikese lisandina. Sisu ei ületa tuhandeid, sajandikku, harva - kümnendikku protsendist. Suur (1,5-10%) mehaano-native hoiuste helioon - nähtus on äärmiselt haruldane.

Maagaasid olid peaaegu ainus tööstusliku heeliumi tooraineallikas. Muude gaaside eraldamiseks kasutatavad heeliumi erakordne volatiilsus, mis on seotud selle madala vedeliku temperatuuriga. Pärast kõiki muid maagaasi komponente kondenseeruvad sügava jahutusega, pumbatakse heelium gaasiline välja. Siis puhastatakse lisanditest. Tehase heeliumi puhtus saavutab 99,995%.

Gelia reservid maa peal on hinnanguliselt 54014 m 3; Arvutuste hindamine, see moodustati Maa koorekooris 2 miljardit aastat kümnetes aegades rohkem. Selline lahknevus teooria vahel praktikaga on üsna selgitatud. Heelium on kerge gaas ja nagu vesinik (kuigi aeglasem), see kaob atmosfäärist maailma ruumi. Tõenäoliselt ajastuse olemasolu ajal uuendati meie planeedi heeliumi korduvalt - vana kadus kosmosesse ja lisaks temale oli värske maa atmosfääris - "väljahingatav" maa.

Heeliumtoosfääris vähemalt 200 tuhat korda suurem kui atmosfääris; Isegi potentsiaalne heelium salvestatakse "Warrow" Maa - alfa aktiivne elemente. Aga kogu sisu See element maapinnal ja atmosfäär on väike. Heelium on haruldane ja hajutatud gaas. Ainult 0,003 mg heeliumi moodustasid 1 kg maapealse materjali ja selle sisu õhus on 0,00052 ruumiline protsent. Selline madala kontsentratsioon ei võimalda teil õhuõhust tõhusalt välja tuua.

Inertne, kuid väga vajalik heelium

Lõpus eelmise sajandi, inglise ajakirja "Panch" asetatud karikatuur, kus heeliumi kujutatud salakaval mees winking mees - resident Päikese. Tekst joonistuse all Loe: "Lõpuks olin ma püütud ja maa peal! See kestis piisavalt kaua! Huvitav on teada, kui palju aega möödub, kui nad arvavad, mida minuga teha? "

Tõepoolest, 34 aastat pärast maapeumi avamist (esimene sõnum selle kohta avaldati 1881. aastal) enne kui ta leidis praktiline kasutamine. Siin mängiti originaal füüsiline ja tehniline, elektriline ja vähemalt teatud roll keemilised omadused Heelium, nõudlik pikk uuring. Peamised takistused olid hajutatud ja elemendi nr 2. Kõrge kulu 2. Heeliumi praktikas ei olnud kättesaadav.

Sakslased rakendasid esimest heeliumi. 1915. aastal hakkasid nad täitma oma õhulaevu, kes pommitasid Londoni. Varsti valgus, kuid mitte-tuleohtlik heelium sai hädavajalik täiteaine aeronautika. Õhulaeva jääk pärineb 1930. aastate keskpaigast põhjustas heeliumitootmise vähenemise, kuid alles ainult lühike aeg. See gaas on üha enam meelitanud keemikute, metallurgistide ja masinaehitajate tähelepanu.

Paljud tehnoloogilisi protsesse ja operatsioone ei saa õhus läbi viia. Selleks, et vältida saadud aine (või lähteaine) koostoimet õhugaasidega, luua spetsiaalne kaitsekeskkond; Ja nendel eesmärkidel ei ole enam sobivat gaasi kui heelium.

Inertne, kerge, liikuv, hästi juhtiv soojus heelium on ideaalne vahend ühest mahutist edastamiseks teisele süttivatele vedelikele ja pulbritele; See on need funktsioonid, mida ta täidab rakettide ja hallatavate mürskide puhul. Heeliumi kaitsekeskkonnas on tuumakütuse saamise eraldi etapid. Mahutites, mis on täis heeliumi, salvestatud ja transporditud tuumareaktorite kütuseelemendid. Spetsiaalsete leketektorite abil tuvastatakse aatomireaktorite või muu rõhu- või vaakumsüsteemide vähimaksa kõige aatomite lekete lekete lekete lekete vähimatki lekke võimalusi.

Viimastel aastatel on märgitud õhulaevade uuesti tõstmisega, nüüd kõrgema teadusliku ja tehnilise alusega. Mitmes riigis ehitatakse ja ehitatakse mitmetes riikides, mis sisaldavad heeliumi täitmisega kanalitega 100 kuni 3000 tonni. Need on suurema suurusega kauba transportimiseks ökonoomne, usaldusväärne ja mugav, näiteks gaasijuhtmete, nafta rafineerimistehased, elektriliinid jne täitmine 85% heeliumi ja 15% vesinik on püsiv ja ainult 7% vähendab tõstejõudu võrreldes vesiniku täidisega.

Uue tüübi kõrge temperatuuriga tuumareaktorid hakkasid töötama, milles soojuskandja serveeritakse heeliumi.

Sisse teadusuuringud Ja tehnikat kasutatakse laialdaselt vedelat heeliumi. Ultra-madalatel temperatuuridel soosib aine ja selle struktuuri põhjalikku tunnetust - kõrgematel temperatuuridel, õhukestes energiaspektrites peegeldavad aatomite termilise liikumisega.

Seal on juba ülijuhtivad solenoidid spetsiaalsetest sulamitest, luues tugevaid magnetvälju vedelas heeliumitemperatuuril (kuni 300 tuhande kuivusega) tähtsusetu energiakuludega.

Vedelate heeliumitemperatuuril muutuvad paljud metallid ja sulamid ülijuhtideks. Ülijuhtimise releed - cryotrons kasutatakse üha enam projekteerimisel elektrooniliste arvuti masinate. Need on lihtsad, usaldusväärsed, väga kompaktsed. Ülekanded ja nendega ja vedela heeliumiga muutuvad elektroonika jaoks hädavajalikuks. Need on kaasatud infrapunakiirguse detektorite kujundamisse, molekulaarsete võimendite (maserite), optiliste quantum generaatorite (laserite) kujundamisse, ultraheli sageduste mõõtmise seadmete seadmeid.

Loomulikult ei ole need näited heeliumi rolli ammendanud kaasaegne tehnika. Aga kui see ei oleks loodusvarade piirangute jaoks, ei oleks ta leidnud palju rohkem rakendusi. Näiteks on teada, et heeliumi keskkonnas säilitamisel säilitavad toiduained oma algse maitse ja aroomi. Kuid "heeliumi" konserveeritud toiduaine jääb endiselt "asi ise", sest heeliumi puudub ja rakendage seda ainult kõige olulisemates tööstusharudes ja kus ilma selleta ei saa ilma selleta teha. Seetõttu kujutab endast eriti kujutada, et süttiva maagaasi abil läbi keemilise sünteesi seadmete, tulekahjude ja ahjude seadmete kaudu ja minna atmosfääri suurtes kogustes heeliumile kui need, mis on kaevandatud heeliumi allikatest.

Nüüd peetakse soodsaks heeliumi eraldamiseks ainult juhul, kui selle sisaldus maagaasis ei ole väiksem kui 0,05%. Sellise gaasi reservid vähenevad kogu aeg ja see on võimalik, et nad ammenduvad enne meie sajandi lõppu. Siiski lahendatakse tõenäoliselt "heeliumipuuduse" probleem selleks ajaks süntees. Heelium muutub oluliseks, kuigi "kunstlike päikesekeste" tegevuse kõrval, toode.

Heelium isotoobid, looduses on kaks stabiilset Helia Isotoopi: Heelium-3 ja Helium-4. Valguse isotoop levib maa peal miljon korda väiksem kui raske. See on meie planeedil esinevate stabiilsete isotoopide kõige haruldasem. Kunstlikult saadi veel kolm isotoopi heeliumi. Kõik need on radioaktiivsed. Helia-5 poolväärtusaeg - 2,440-21 sekundit, Heelium-6 - 0,83 sekundit, Helium-8 - 0,18 sekundit. Kõige tõsisem isotoop, huvitav selles, et tema tuumas ühe prootonide tuumas on kolm neutronit, mis saadakse kõigepealt Dubnas 60ndatel. Katsed saada Heelium-10, kui nad ebaõnnestunud.

Viimane tahke gaas. Vedela ja tahke oleku heeliumi tõlgitud kõige uuemaid gaase. Veeldatud heeliumi erilisi raskusi selgitatakse selle aatomi struktuuri ja mõnede füüsikaliste omaduste omaduste struktuuriga. Eelkõige heeliumi, nagu vesinik, temperatuuril üle 250 ° C, laienev, jahutati ja kuumutatakse. Teisest küljest on heeliumi kriitilised temperatuurid äärmiselt madal. Sellepärast oli vedela heeliumi esimene võimalik saada ainult 1908. aastal ja raske - 1926. aastal

Heeliumõhk. Air, kus kõik lämmastik või enamik sellest asendatakse heeliumiga, ei ole täna enam uudis. Seda kasutatakse laialdaselt maa peal maapinna all ja vee all.

Geliumõhk on kolm korda lihtsam ja palju rohkem liikuvamat tavalist õhku. See käitub aktiivselt kopsudes - juhib kiiresti hapnikku ja evakueerib kiiresti süsinikdioksiidi. Seetõttu antakse heeliumõhku hingamisteede häirete ja mõnede toimingutega patsientidele. Ta eemaldab lämbumisse, ravib bronhiaalastma ja kõri haigust.

Hingamine heeliumiõhuga kõrvaldab praktiliselt lämmastikeelse emboolia (Caisson haigus), mis liigub suuremast survest tavalistele, sukeldumisele ja teiste kutsealade spetsialistidele, kelle töö läbib suurema rõhu tingimustes. Selle haiguse põhjus on üsna märkimisväärne, eriti kõrgema rõhu all, lämmastiku lahustuvus veres. Kuna rõhk väheneb, vabaneb see gaasimullide kujul, mis võivad veresooned ummistada, kahjustada närvisõlisid ... erinevalt lämmastikust on heelium praktiliselt lahustumatu kehavedelikes, mistõttu ei saa see olla Caissoni haiguse põhjus. Lisaks kõrvaldab heeliumiõhk "lämmastikuagentuuride" tekkimise väliselt sarnane alkohoolse joobeseisundiga.

Varem või hiljem tuleb inimkond õppida elama ja töötama merepõhjaga pikka aega, et kasutada riiuli mineraalseid ja toiduressursse tõsiselt. Ja suurte sügavatel, kuna Nõukogude, Prantsuse ja Ameerika teadlaste katsed on näidanud, et heeliumõhk on ikka veel asendamatu. Bioloogid on tõestanud, et pikas perspektiivis hingamine heeliumiõhuga ei põhjusta negatiivseid vahetusi inimese organism Ja ei ähvardab geneetilise aparaadi muutusi: heeliumi atmosfäär ei mõjuta rakkude arengut ja mutatsioonide sagedust. Töö on tuntud, mille autorid kaaluvad heeliumiõhku optimaalse õhukeskkonnaga kosmoselaevpika lendude tegemine universumisse.

Meie heelium. Aastal 1980 kuulutati I. L. Anda I. L. A AndreV-d juhtivate teadlaste ja spetsialistide grupp riigi auhinna loomise ja rakendamise kohta Heeliumi kontsentraadid saamise tehnoloogia loomise ja rakendamise kohta suhteliselt halbadest helionsetest gaasidest. Heeliumi tehas ehitati Orenburgi gaasiväljale, mis sai peamiseks tarnija "Sun Gaza" erinevate tööstusharude vajadustele.

Heeliumi kompleks. Aastal 1978, akadeemiku VA Legasov koos töötajate lagunemise ajal triitium nuclei kaasatud glütsiin aminohappega molekuli, õnnestus registreerida paramagnetilise heeliumi sisaldava kompleksi, kus ultra-õhuke koostoime heelium-3 tuuma koos ammustamata elektronide täheldati. See on suurim saavutus heeliumi keemia.

Eksisteerib kolm peamist kviitungi allikat Heelium:

• heeliumi sisaldavate looduslike gaaside
• mineraalidest
• Õhust

Heeliumi saamine maagaasist

Peamine meetod heeliumi saamise meetod on loodusliku heeliumi sisaldavate gaaside fraktsioonilise kondenseerimise meetod, st Sügav jahutusmeetod. Ja selle iseloomulikku vara kasutatakse - madalaim võrreldes kuulsad ained keemistemperatuur. See võimaldab teil kondenseerida kõik kaasnevad gaaside geelid, peamiselt metaan ja lämmastik. Protsess viiakse tavaliselt läbi kahes etapis:

• isolatsioon nn juustu heeliumi (kontsentraat, mis sisaldab 70-90% ta)
• puhastamine tehniliselt puhta heeliumi saamisega.

Alltoodud joonisel on näidatud üks paigaldusskeemid heeliumi ekstraheerimiseks maagaasist.

Gaas on kokkusurutud kuni 25 atmosfääri ja selle rõhu all siseneb paigaldusse. Puhastamine alates (CO 2) ja osalise gaasi kuivatamisest on valmistatud puhastusseadmetest, mis on niisutatud lahusega, mis sisaldas 10-20% monoetanoolamiini, 70-80% dietüleenglükooli ja 5-10% vett. Pärast gaasi pistikupesa jääb 0,003-0,008% CO 2 süsinikdioksiidist ja kastepunkt ei ületa 5 ° C. Edasine kuivatamine viiakse läbi silikageeli adstorberid, kus saavutatakse kastepunkti -45 ° C temperatuur.

Umbes 20 rõhu all siseneb puhta kuiva gaasi atmosfääri esialgse soojusvaheti 1, kus see jahutatakse temperatuurini -28 ° vastupidise gaasivoogudega. Sellisel juhul on kondensatsioon raskete süsivesinike, mis eraldatakse eraldaja 2. Ammooniumkorteri 3, gaasi jahutatakse temperatuurini -45 ° C, kondensaadi eraldatakse eraldaja 4. peamine soojusvaheti 5 Gaasitemperatuur vähendatakse -110 ° C-ni, mille tulemusena on märkimisväärne osa kondenseerunud metaani. Paar-vedela segu (umbes 20% vedelikust) on esimeses vastasosa kondensaatorile 6 rõhu all 12 atmosfääri rõhu rõhule, mille toodang on toodangul, mille paarigaasisegu rikastab heeliumiga 3% -ni. Tubides voolanud kondensaadi voolab lõhe sektsiooni, mille plaatidel on see vedelikust eemaldatud heeliumi lahustunud, mis ühendab paari-gaasivooluga.

Vedelik pannakse kondensaatori blokeerimisruumis kuni 1,5 atmosfääri, kus see toimib külmutusainena. Siin moodustatud auru kuvatakse soojusvahetite 5 ja 1. Paar-gaasisegu, mis tuleb kondensaatorist 6 ja sisaldas kuni 3% -list ta surve all 12, atmosfäärid lähevad teise vastaspoole kondensaatorile 7, mis koosneb kahest Osade: alumises osas on seripenthe soojusvaheti, mille torud aurustatakse düsplereeritud 12 kuni 1,5 atmosfääri Cube vedela ja ülemises osas - sirgjoonelise soojusvaheti, mille intercubble ruumi Lämmastiku keeb temperatuuril -203 ° C ja rõhk 0,4 atmosfääris. Gaasisegu komponentide kondenseerumise tulemusena seadme 7 allosas on gaas rikastatud heeliumiga 30-50% ja ülemises osas kuni 90-92%.

Sellise kompositsiooni toorabium rõhu 11-12 atmosfääri all siseneb soojusvahetid, kus soojendab ja väljund paigaldamisest. Kuna maagaasis sisaldas väikese vesiniku lisandeid, siis juustu heeliumis suureneb vesiniku kontsentratsioon 4-5%. Vesiniku eemaldamine on valmistatud katalüütilise hüdrogeenimisega gaasi järgneva kuivatamisega silikageeliga adstorbers. Toor-heelium on kokkusurutud kuni 150- 200 atmosfääride membraani kompressor 8, jahutatakse soojusvaheti 9 ja siseneb otsese vooluga rullide kondensaatori 10, jahutatud vaakumis keedetakse lämmastikuga. Kondensaadi (vedelik) on monteeritud eraldaja 11 ja see eritub perioodiliselt ja mitteprognoosimata gaas, mis sisaldas ligikaudu 98% ta läheb Adsorberi 12-ni, mis on jahutatud vedela lämmastikuga jahutatud. Adsorberist välja tulevad heelium sisaldab lisandeid alla 0,05% ja siseneb tootena silindrisse 13.

Naturagaasid on eriti rikas USAs, mis määrab selle riigi heeliumi laialdase kasutamise.

Heeliumi saamine mineraalidest

Teine heeliumi allikas on mõned radioaktiivsed mineraalid Mis sisaldavad uraani, tooriumi ja Samaariat:

• clevote
• fergusonit
• samaraskit
• gadolinit
• montaaž
• torianit

Eriti moncite liivaSuur tagatisraha, mis on Travannoris (India): selle välja monokiidid sisaldavad umbes 1 cm3 heeliumi 1 g Ore'is.

Et saada heeliumi monotsüütidest, on vaja monotsüüdi kuumutada 1000 ° C suletud anumale. Heelium eraldatakse koos süsinikdioksiidi (CO 2), mis imendub seejärel söögilise naatriumi (NaOH) lahusega. Jääkgaas sisaldab 96,6% ta. Edasine puhastamine viiakse läbi metallmagneesiumis 600 ° C juures lämmastiku eemaldamiseks ja seejärel 580 ° C juures - metallist kaltsiumi eemaldamiseks ülejäänud lisandid. Tootmisgaas sisaldab üle 99,5% ta. 1000 tonni Monagito liiva, saad umbes 80 m3 puhas heelium. Selline heeliumi saamise meetod ei kujuta endast tehnilist ja tööstuslikku huvi..

Heeliumi saamine õhust

Väikeses koguses heeliumi on õhusMillest seda saab saada kõrvalsaadusena hapniku ja lämmastiku tootmises artiklis "" kirjeldatud õhust. Tööstuse destilleerimise veerud õhu eraldamiseks vedela lämmastikku, ülejäänud neoon ja heeliumi ülejäänud gaasiline segu kokku pandud. Alltoodud joonis näitab claud aparatuurSpetsiaalselt kohandatud sellise segu eraldamiseks.

Gaas, mis väljub seadmest läbi klapi D jahutatakse serpentiinses S-s, mis valatakse vedela lämmastiku poolt T-st kondenseerimisest lämmastikule. Kui ventiili r on veidi avastatud, saadakse segu väga vähe lämmastikku. Selle meetodiga tööstusliku kasumi, heeliumi, välja arvatud raskusi käitlemise vajaduse töödelda suur hulk Õhk on veel täiendavaid raskusi - vajadus eraldi heelium neoonist. Seda eraldamist saab läbi viia vedela vesiniku abil, milles neoon koristatud või neoon aktiveeritud kivisöe adsorptsioon, jahutati vedela lämmastikuga.

Heeliumi saamine õhust on ebapraktiline Väikese koguse tõttu - 0,00046% mahust või 0,00007% massist. Arvutused näitavad, et ühe õhust ekstraheeritud heelium-kuubromeetri maksumus on tuhandeid kordi rohkem kui siis, kui see on kaevandatud looduslikest gaasidest. Selline kõrge maksumus kõrvaldab loomulikult heeliumi tööstuse paranemise võimalus õhust.

Näiteks: saada 1 kuupmeetrit heeliumi, peate esile tõstma 116 tonni lämmastikku.

Heliumi keemiline element avastati esmakordselt päikese käes ja alles siis maa peal.

Heeliumi avamise ajaloo peamine roll mängis Norman Lomarier, ühe arenenud maailma teaduspublikatsiooni asutaja - Ajakiri Loodus.. Ajakirja väljastamise ettevalmistamise protsessis kohtus ta Londoni teadusliku asutusega ja sai huvitatud astronoomiast. See oli aeg, mil Kirchhoff-Bunseni avamist inspireeris astronoomid lihtsalt uurida tähtede valguse spektrit. Lukustus ise õnnestus teha mitmeid olulisi avastusi - eriti näitas ta kõigepealt, et päikesepaisted on külmemad kui ülejäänud päikesepinnal, samuti esimesel kujul välise kesta olemasoluga, kutsudes seda kromosfäär. 1868. aastal, uurides aatomite valgust väljaulatuvaid valgustugevusi - suur plasmaheide päikese pinnast, - Lomarier märkas mitmeid varem tundmatuid spektriliini ( cm. Spektroskoopia). Katse saada laboris samad jooned ebaõnnestunud, kust Lokomer järeldas, et ta avastas uue keemilise elemendi. Tutvuja kutsus teda heeliumi, kreeka keelt helios. - "Päike".

Teadlased olid hämmingus, kuna nad ravisid heeliumi välimust. Mõned eeldasid, et proteberaanide spektrite tõlgendamise ajal ekslikult, kuid see seisukohast saadi vähem kui toetajad, sest kõik rohkem Astronoomid õnnestus jälgida lines sõnad. Teised väitsid, et päikese käes on elemente, mis ei ole maa peal - mis on juba mainitud, vastuolus olemuse üldnõuete üldise sättega. Kolmandaks (nad olid vähemus) uskusid, et ühelgi heelium leitakse maa peal.

1890. aastate lõpus viisid Lord Ralea ja Sir William Ramzai mitmeid kogemusi, mis viisid argooni avamiseni. Ramzay redigeeris oma paigaldamise uraani sisaldavate mineraalide sekreteeritavate gaaside uurimiseks. Nende gaaside spektris avastas Ramsay tundmatuid jooni ja saatsid proove mitmetele analüüsimiseks mitmetele kolleegidele. Olles proovi saanud, tunnustas Lockomer kohe read, mida ta vaatasin rohkem kui veerand sajandit tagasi päikesevalgus. Heeliumi saladus lahendati: gaas on kahtlemata päikese käes, kuid see eksisteerib ka siin maa peal. Tänapäeval on see gaas kõige kuulsam tavapärases elus gaasina õhulaeva inflatsiooni ja Õhupallid (cm. Grahami seadus) ja teaduses - selle kasutamise tõttu krüogeenne, tehnoloogia, et saavutada ultra-madalaid temperatuure.

Koroni ja Nebuli

Küsimus, kas seal on kusagil universumis, keemilised elemendid, mis ei ole maa peal, ei kaotanud 20. sajandil oma tähtsust. Välise päikese õhkkonna õpimisel - Solar kroonkoosneb kuumast väga haruldasest plasmast, - astronoomid avastasid spektraalsete joonte, mida nad ei tuvastanud ühtegi teadaolevat maa elemendid. Teadlased näitasid, et need read kuuluvad uuele elemendile, mis sai nimeks koroni.. Ja mõnede spektrite uurimisel nebuleid - Kauged gaasid ja tolmu kogunemine galaktika - Teine salapärane jooned avastati. Need omistati teisele "uuele" elemendile - nebulia. 1930. aastatel amiteri American Astrophysicik Ira Spraig Bowen (Ira Sprague Bowen, 1898-1973) jõudis järeldusele, et nebiumliinid kuuluvad tegelikult hapnikule, kuid omandas selline omamoodi Äärmuslikud tingimusedOlemasoleva päikese ja nebulaese ja nende tingimustele ei saa taasesitada maine laboris. Kroonid osutus tugevalt ioniseeritud riistvaraks. Ja need read sai nime keelatud read.

Joseph Normani lukker
Joseph Norman Lockyer, 1836-1920

Inglise teadlane. Sündinud ragbi ajal sõjaväe arsti perekonnas. Lomarier tuli teaduse ebatavalisel viisil, olles alustanud oma karjääri sõjaväe ministeeriumi ametnikuna. Raha teenimiseks hakkas ta avaliku huvi teaduse huvides avaldama populaarse ajakirja avaldamist. Aastal 1869 esimene küsimus ajakirja Loodus.Ja 50 aasta jooksul jäi Lomarier oma toimetajaks. Ta osales paljudes ekspeditsioonides, mis jälgivad täielikku päikesepaistelist eklipostit. Üks sellistest ekspeditsioonidest ja viis selle heeliumi avamisele. Locor on tuntud ka arhetoasianoomia asutaja - teaduse, mis uurib iidsete struktuuride astronoomilist tähendust, nagu Stonehenge ja paljude teaduslike ja populaarsete raamatute autor.

Määratlus

Heelium - perioodilise tabeli teine \u200b\u200belement. Nimetus - ta ladina "heeliumi". Asub esimesel perioodil, VIIIA fraktsioon. Viitab inertsete (üllasemate) gaaside rühmale. Kerneli tasu on 2.

Heelium toimub maa peal peamiselt atmosfääris, kuid mõned selle kogused eraldatakse teatud kohtades maa sügavusest koos maagaasidega. Paljude mineraalsete allikate vetes rõhutavad ka heeliumi.

Heelium on värvitu, kõva kondenseerunud gaas (keemispunkt -268,9 ° C), tahkestub ainult ülerõhu all (aatomi struktuuri skeem on esitatud joonisel fig 1). Sellel on tugev võime klaasi ja metallist fooliumi tungida. See on halvasti lahustunud vees, parem - benseenis, etanoolis, tolueenis.

Joonis fig. 1. Heeliumi aatomi struktuur.

Heeliumi aatomi- ja molekulmass

Määratlus

Suhteline molekulmass m r - See on molekuli molaarmass, mis on tingitud süsiniku-12 aatomi 1/12 molaarmassist (12 s). See on mõõtmeteta väärtus.

Määratlus

Suhteline aatomi mass a r - See on aine aatomi molaarne mass, mis on tingitud süsiniku-12 aatomi (12 sekundi) 1/12 molaarkaalust.

Kuna heeliumi vabas olekus esineb ühe nime kujul, kattuvad selle aatomi- ja molekulmasside väärtused. Need on võrdsed 4,003-ga.

Heliya isotoopid

Heelium on kosmose kõige levinum element - koosneb kahest stabiilsest isotoobist: 4 ta ja 3 ta. Nende massinumbrid on 4 ja 3. Heeliumi 4 kerneli ta aatom sisaldab kahte prootonit ja kaks neutronit ja aatom 3 ta on sama palju prootonite ja ühte neutronit.

Spektri analüüs näitab selle olemasolu päikese, tähtede, meteoriitide atmosfääris. Universumis 4 ta nuclei kogunemine on tingitud termotuuma reaktsioonist, mis toimib päikeseenergia allikana.

Heeliumi ioonid

Normaalsetes tingimustes on heelium keemiliselt inertne, kuid tugeva aatomite ergastamise korral võib see moodustada molekulaarse heoni ta 2 +. Normaalsetes tingimustes on need ioonid ebastabiilsed; Puuduva elektroni hõivamiseks lagunevad nad kahe neutraalse aatomiga.

Molekul ja heeliumi aatom

Heeliumi vabas olekus eksisteerib moonatomite kujul molekulide kujul.

Probleemide lahendamise näited

Näide 1.

Ülesanne	Süsivesinik sisaldab 92,3% süsinikku (C). Süsivesiniku molekulaarse (empiirilise) väljastamine (x n y), kui selle auru tihedus heeliumile (mitte) on 6,5.
Otsus	Kompositsiooni X elemendi X massiline fraktsioon arvutatakse järgmise valemi järgi: ω (x) \u003d n × ar (x) / m (HX) × 100%. Tähistage molekuli süsinikuaatomite arvu läbi "x", vesinikuaatomite arvu kaudu "Y". Leiame vesiniku protsendi süsivesinike koostises: ω (H) \u003d 100% - ω (C) \u003d 100% - 92,3% \u003d 7,7%. Leiame süsiniku ja vesinikuelementide sobivate suhteliste aatomite masside (suhteliste aatomite masside väärtused, mis on võetud D.I. MendeleeV perioodilisest tabelist, ümardatud täisarvudeks). AR (c) \u003d 12 AE.M.; AR (H) \u003d 1 A.E.M. Protsent elementide jaguneb vastava suhtelise aatomi masside. Seega leiame seos aatomite arvu vahel ühendi molekulis: x: Y \u003d M (SA) / AR (S): M (N) / AR (p); x: Y \u003d 92,3 / 12: 7,7 / 1; x: Y: Z \u003d 7,7: 7,7 \u003d 1: 1. Nii kõige lihtsam süsivesiniku CH. M (CH) \u003d AR (C) + AR (H) \u003d 12 + 1 \u003d 13 / mol. Molaarse massi väärtus orgaaniline Te saate määrata oma heeliumi tihedusega: M aine \u003d m (mitte) × d (mitte); M Aine \u003d 4 × 6,5 \u003d 26 g / mol. Tõelise süsivesiniku valemi leidmiseks leiame saadud molaarmasside suhe: M Aine / M (CH) \u003d 26/13 \u003d 2. Seega peavad süsiniku- ja vesinikuaatomite indeksid olema 2 korda kõrgemad, s.t. Molecular (empiiriline) süsivesinikvorm on vaade C2H-le 2. See on atsetüleen.
Vastus	C2H 2. See on atsetüleen.

Näide 2.

Ülesanne	Silindris mahuga 60 l temperatuuril 20 ° C ja 40 atm on heelium. Määrata kasutatud heeliumi maht N.U-ga.
Otsus	Kõigepealt kanname Kelvini kraadi: T 1 \u003d 273 + 20 \u003d 293 K; T 2 \u003d 273 + 22 \u003d 295 K. Kombineeritud gaasiseaduse kohta: PV / T \u003d p 0 V 0 / T 0; V 0 \u003d PVT 0 / P 0 T. Heeliumi algseisundi jaoks silindris oli ülaltoodud maht: V 0 Alg \u003d P 1 × V 1 × T 0 / P 0 × T 1. Heeliumi lõpliku seisundi jaoks silindris koostati maht: V 0 lõplik \u003d p 2 × V2 × t 0 / p 0 × t 2. Väljendage kasutatud heeliumi maht N.u.: V X \u003d V 0 Alg - V 0 lõplik; V x \u003d -; V X \u003d (t 0 / p 0) × [(p 1 × V1 / t 1) - (p 2 x v 2 / t2)]. Kuna silindri võimsus on konstantne, siis V 1 \u003d V2 \u003d V, siis: V X \u003d (t 0 × v / p 0) × [(P1 / T1) - (P2 / T2)]; V X \u003d (273 × 60/1) × [(40/293) - (32/295)] \u003d 459 liitrit.
Vastus	459 liitrit