Helium: feartan, feartan, iarrtas

Helium - inert gas buidheann de 18 de na Periodic Table. 'S e seo an dàrna eileamaid lugha an dèidh haidridean. Helium - gas gun dath, fàileadh agus blas a tha a 'fàs an leaghan aig teòthachd -268,9 ° C. teodhachd agus a reothadh puing nas ìsle na aithnichte sam bith eile stuthan. 'S e eileamaid a-mhàin nach eil solidify leis an fhuarachadh aig àbhaisteach àile. Ghluais e gu cruaidh staid a dh'fheumas a bhith 25 atmospheres, aig teòthachd 1 K.

Eachdraidh lorg

Helium chaidh a lorg ann an gas àile mun cuairt a 'ghrian, an Reul-eòlaiche Frangach Pierre Zhansenom sin ann an 1868 rè an Eclipse air lorg soilleir loidhne bhuidhe ann an speactram na grèine chromosphere. An toiseach bhathar a 'gabhail bheil an loidhne seo a' riochdachadh an eileamaid sodium. Anns an aon bhliadhna, Beurla Reul-eòlaiche Dzhozef Norman Lockyer a 'faicinn loidhne bhuidhe ann an grèine speactram, nach robh a' freagairt ri ainm sodium lines D D ₁ agus _2, agus uime sin tha e air ainmeachadh e loidhne D _3. Lockyer cho-dhùin gun robh e air adhbhrachadh le stuthan ann an Sun neo-aithnichte air an Talamh. Tha e na chungadair is Eideard Frankland eileamaid ann an tiotal a 'cleachdadh na Greugais ainm' Helios 'Ghrian

Ann an 1895, Bhreatainn chungaidhean Sir Uilyam Ramzay air a bhith air an robh helium air an Talamh. Fhuair e ball-sampaill cleveite uranium-giùlan mèinnearaich, agus an dèidh sgrùdadh na gasaichean a chruthachadh rè an teasachadh, tha e air lorg gu bheil soilleir bhuidhe loidhne ann an speactram coinneachadh ri an loidhne D _3, beachdachadh ann an grèine speactram. Mar sin, ùr eileamaid mu dheireadh a chur. Ann an 1903 Ramsay agus Frederick Soddy a lorg a helium S e bathar de na saor-thoilich crìonadh de stuthan rèidio-beò.

Sgaoileadh ann an nàdar

Tomad helium tha mu 23% de àireamh iomlan tomad na cruinne-cè, agus an eileamaid an dàrna as cumanta ann an rùm. Tha e stèidhichte ann an reultan, far an haidridsean a stèidheachadh bho thoradh fusion. Ged a tha an helium san àile a tha ann an dùmhlachd de 1 pàirt ri 200 mh. (5 ppm) agus anns a suimean beaga de rèidio-beò mèinnearaich, meteorite gland, a thuilleadh mèinnearach stòran, suim mhòr an eileamaid a lorg anns na Stàitean Aonaichte (gu h-àraidh ann an Texas, New Mexico City, Kansas, Oklahoma, Utah, agus Arizona) mar phàirt (gu 7.6%) de gas nàdarra. Beaga agus glèidhte air a bhith air a lorg ann an Astràilia, Algeria, a 'Phòlainn, Cuatàr agus an Ruis. Ann an rùsg helium dùmhlachd e ach mu 8 ppb.

isotopes

Tha cridhe gach aon de na helium dadam Tha dà protons, ach, mar le eileamaidean eile, tha isotopes. Tha iad anns bho aon gu sia neutrons, mar sin bidh an tomad àireamhan bho trì gu ochd. Stàbaill de na tha na h-eileamaidean aig a bheil an cuideam air a shuidheachadh le helium àireamh atamach 3 ⁽³ e) agus 4 ⁽⁴ e). All eile rèidio-beò agus crìonadh gu luath a-steach stuthan eile. Talmhainn helium Chan eil tùsail phàirt de na planaid, a chaidh a stèidheachadh mar thoradh air an rèidio-beò crìonaidh. Alpha pìosan a thèid a sgaoileadh le nuclei de stuthan rèidio-beò trom isotope ⁴ Tha e niuclas. Helium Chan eil a 'cruinneachadh ann an ultach anns an àile, a chionn iom-tharraing na Talmhainn gu leòr airson stad a chur air bho bhith mean air mhean ag aodion a-steach dhan rùm. Rian ³ e san t-saoghal a tha a 'mìneachadh àicheil beta crìonadh haidridean tearc-3 eileamaid (tritium). ⁴ 'S e as cumanta de stàball isotopes: ^{4 An} co-mheas e dadaman a dh'ionnsuidh an ³ Tha e mu 700 mìle gu 1 àile agus mu 7 millean le 1 ann an cuid de helium-bheairteach mèinnirean ..

Tha feartan fiosaigeach helium

goil agus a 'leaghadh a' phuing seo a 'phìos a tha as ìsle. Airson an adhbhar seo, helium ann mar gas ach a-mhàin ann an suidheachadh uabhasach doirbh. E gas a tha a 'leaghadh ann an uisge nas lugha na sin de sam bith eile gas, agus an ìre de sgaoileadh tro na cruaidh' bhuidheann trì tursan nas motha na a adhair. Tha refractive Clàr-ìnnse na dòighean-obrach as fhaisge 1.

Tha tearmach conductivity an helium 'S e an dàrna a-mhàin gu haidridean tearmach conductivity, sònraichte teas agus a sònraichte àrd. Aig àbhaisteach teòthachd a tha e air a theasachadh aig àm a leudachadh, agus gu h-ìosal 40 K - fuarachadh. Uime sin, aig T <40 K helium Faodar atharrachadh gu leaghan le leudachadh.

Element tha insulator, ma nach eil anns a 'ionized stàite. Mar le uasal gasaichean eile, helium tha metastable lùth-ìrean a leigeas e gu bhith ionized le dealain-arm nuair a bholtaids a tha gu h-ìosal a dh'fhaodadh a bhith an ionization.

Helium-4 sònraichte ann gu bheil dà-sùgh foirmean. Usual helium ghairm mi agus gu bheil e aig teòthachd bho teodhachd de 4,21 K (-268,9 ° C) gus mu 2,18 K (-271 ° C). Lower tearmach conductivity de 2,18 K ⁴ ea 'fàs 1000 tursan nas motha na sin de chopair. Chaidh an fhoirm a ghairm helium II, gus a shònrachadh bhon àbhaisteach. Tha e air a superfluid: viscosity cho ìosal nach fhaod i bhith air a thomhais. Helium II a 'sgaoileadh a-steach do film tana air uachdar sam bith stuthan a tha a' chùis, agus am film seo a tha a 'sruthadh gun suathadh eadhon an aghaidh iom-tharraing.

Nas lugha pailt helium-3 cruthachadh trì diofar lionn ìrean, dithis a tha superfluid. Superfluidity ann an ⁴ Chaidh a lorg leis an Sòbhieteach a-fiosaig Petrom Leonidovichem Kapitsey ann am meadhan nan 1930an, agus tha an aon rud ann an ³ Chaidh a 'chiad Mhothaich le Douglas D. Osheroff, David M. Lee, agus Robert C. Richardson de na Stàitean Aonaichte ann an 1972.

Tha an leaghan measgachadh de dhà isotopes de helium-3 agus -4 aig teòthachd 0.8 gu h-ìosal K (-272.4 ° C) air a roinn ann an dà fillidhean - an ìre mhath e fìor-ghlan ³ agus ⁴ Tha ea 'measgachadh le 6% de helium-3. Sgaoileadh ³ e ann an ⁴ Tha e an cois a 'fuarachadh' bhuaidh a tha air a chleachdadh ann an cryostat structaran anns a bheil am helium Teòthachd tha gu h-ìosal 0.01 K (-273,14 ° C) agus a chumail suas airson beagan làithean.

cheanglaichean

Fo h-àbhaisteach, tha ceimigeach helium inert. Ann am fìor urrainn chruthachadh compound eileamaid a àbhaisteach aig Teòthachd uairean comharran nach eil stàball. Mar eisimpleir, helium urrainn fhillte a chruthachadh le iodine, tungsten, fluorine, phosphorus agus pronnasg, nuair a smachdachadh gu dealain deàrrsadh silteach, no le electron ionnsaigh mhòr plasma anns an stàite. Mar sin, bha a chruthachadh HeNe, HgHe _10, far an deach ₂ agus Mhoileciuilich ions e ₂ ⁺ ₂ ^Neo-++, HeH ⁺ agus HeD ^+. Alt seo cuideachd air a bhith neo-phàirteach moileciuil sa chruinne e ₂ agus HgHe.

plasma

Ann an cruinne-cè advantageously sgaoileadh ionized helium, aig a bheil feartan eadar-dhealaichte bho na mòr Mhoileciuilich. Tha electrons protons agus cha robh an ceangal, agus tha e fìor àrd dealan fiù 's ann am pàirt ionized stàite. Air uallach pìosan a tha air leth buaidh iùil-tharraingeach agus dealain-achaidhean. Mar eisimpleir, ann na grèine gaoithe le helium ions eadar-obrachadh leis an ionized haidridean magnetosphere talamh, ag adhbharachadh na Fir Chlis.

Tha na tasgaidhean lorg anns na Stàitean Aonaichte

An dèidh a 'tolladh ann an 1903 ann an Dexter, Kansas, chaidh fhaighinn le neo-lasanta gas. An toiseach, cha robh i aithnichte gu bheil helium. Dè an gas a chaidh a lorg, a chomharrachadh staid Erasmus Haworth an eòlaiche-chreige, a tha air a chruinneachadh aige sampaill agus Oilthigh Kansas tro ceimigearan Kedi Gamiltona agus Daibhidh McFarland a lorg a tha 72% de naitridean, 15% meatan, 1% haidridean agus 12% nach robh a chomharrachadh. An dèidh a 'cur seachad an dèidh sin anailis, an luchd-rannsachaidh a lorg gun robh 1.84% den t-sampall de helium. Agus tha fios againn gu bheil seo eileamaid cheimigeach a tha an làthair ann an ultach ann an doimhneachd na Raointean Mòra, far am faodar a tharraing à gas nàdarra.

chinneasachaidh gnìomhachasail

Tha seo air a dhèanamh na Stàitean Aonaichte an t-saoghail a dhèanamh helium cheannard. Aig a 'moladh le Sir Richard Threlfall, an US Navy a mhaoineachadh trì beag pìleat lus a dheasachadh stuthan seo aig àm a' Chiad Chogaidh gus dèanamh cinnteach gu Bhalùnaichean Bacaidh ro throm neo-lasanta togail gas. A rèir a 'phrògram seo a dhèanamh ann an 5700 gu h-iomlan m ³ 92 sa cheud e, ged a tha seo a chaidh fhaighinn a-mhàin co-dhiù 100 liotair gas. Pàirt den t-suim seo air a chleachdadh anns an t-saoghal a 'chiad helium Airship an US Navy C-7, a rinn a ciad turas-mara à Hampton Rathaidean (Virginia) aig Bolling Achaidh (Washington, DC) An Dùbhlachd 7, 1921.

Ged a tha am pròiseas ìosal Teòthachd leaghan gas aig an àm sin cha robh leasachadh gu leòr air a bhith cudromach aig àm a 'Chiad Chogaidh, lean riochdachaidh. Helium tha cleachdadh san fharsaingeachd mar lioft gas ann an itealan. Tha iarrtas airson a tha e air àrdachadh rè an Dàrna Cogaidh nuair a bha e air a chleachdadh le shielded arc tàthaidh. Tha an eileamaid cuideachd a tha gu math cudromach ann an cruthachadh am boma atamach "Manhattan."

US Nàiseanta tèarmann

Ann an 1925, na Stàitean Aonaichte riaghaltas a chruthachadh Nàiseanta tèarmann de helium ann Amarillo, Texas, a 'toirt an airm airships ann an àm a' chogaidh agus malairteach airships ann an àm sìthe. Tha cleachdadh na gas thuit an dèidh an Dàrna, ach an stoc a bha barrachd ann an 1950 a thoirt seachad, am measg rudan eile, tha e a 'solarachadh mar fionnarachaidh cleachdadh ann an dèanamh de ocsaidean a-haidridean propellant rè an àite rèis agus an Cogadh Fuar. Tha cleachdadh na helium anns na Stàitean Aonaichte ann an 1965, ochd tursan nas àirde na mullach a 'caitheamh ann an àm a' chogaidh.

Às dèidh a 'gabhail an lagh air helium 1960 Mining Biùro Streak 5 companaidhean prìobhaideach a tharraing an eileamaid bho gas nàdarra. Tha am prògram seo a thogail 425 km-loidhne-phìoban a 'ceangal na lusan sin leis an riaghaltas pàirt lughad gas achadh faisg Amarillo, Texas. Helium-naitridean measgachadh phumpadh a-steach fon talamh stòradh, agus dh'fhuirich e an sin gus nach 'eil feum ann.

Le bhith a '1995, an tomhas de stoc a bha cruinn billean meatairean ciùbach, fhad' sa tha fiachan Nàiseanta na tèarmann de 1.4 billean dolair, a dh'adhbhraich na SA a 'Chòmhdhail ann an 1996 gus Gluaisidh-mach às. Às dèidh an uchd-mhacachd ann an 1996 air an lagh air prìobhaideachadh helium Ministrealachd de stòrasan nàdarra air bhog a 'leaghadh' bhùth ann an 2005.

Clean agus riochdachadh

Helium gu buil gus a 'bhliadhna 1945 bha gheal mu 98%, bha feadhainn eile a' 2% ann an naitridean a tha gu leòr airson airships. Ann an 1945, tha e a 'dèanamh tomhas beag de 99,9 às a' cheud de gas airson a chleachdadh ann an arc tàthaidh. Le 1949, fìorghlaine nan thoradh eileamaid air a ràinig 99,995%.

Airson iomadh bliadhna na Stàitean Aonaichte a 'dèanamh barrachd is 90% den t-saoghal mhalairteach helium. Bho 2004, tha a h-uile bliadhna bha e air obrachadh a-mach 140 millean m ^3, 85% de na tha a 'tachairt anns na Stàitean Aonaichte, 10% a dhèanamh ann an Algeria, agus an còrr - ann an Ruis agus a' Phòlainn. Tha na prìomh thùsan ann an helium an t-saoghail nàdarra a tha gas achaidhean Texas, Oklahoma agus Kansas.

Tha am pròiseas airson a 'faighinn

Helium (gheal 98.2%) a fhuair seachad air an liquefaction nàdarra gas le co-phàirtean eile aig teothachd ìosal agus aig àrd brùthadh. Tha adsorption eile gasaichean carbon fuarachadh a chur an gnìomh a choileanadh fìorghlaine de 99,995%. Tha tuaiream beag de helium fhoillseachadh rè adhair liquefaction air sgèile mhòr. De na 900 tunna de adhair faigh mu 3.17 meatairean ciùbach. m gas.

Fields of iarrtas

Noble gas air a bhith air an cur an gnìomh ann an diofar raointean.

• Helium, a tha a 'leigeil le feartan fhaighinn glè ìosal Teòthachd, air a chleachdadh mar àidseant an LHC fuarachadh, MRI superconducting tàladh apparatuses niùclasach agus iùil-tharraingeach a bheil cudromachd spectrometers, uidheamachd saideal, cho math ri airson an liquefaction de ocsaidean agus haidridean ann an urchraichean "Apollo".
• Mar a tha an gas inert airson tàthadh aluminium agus feadhainn eile. Meatailtean ann an dèanamh semiconductors agus Optical stuthan.
• .. a chruthachadh Brùthadh ann an tancaichean connaidh rocaid einnseanan, gu sònraichte an fheadhainn a tha ag obair air an leaghan haidridean, gus t-mhàin helium gas a 'glèidheadh staid cruinneachadh nuair a haidridean fhathast leaghan);
• E-Ne gas leusairean a chleachdadh airson sganadh an còd-loidhne air a 'bhogsa ann an oifis na mòr-bhùthan.
• Helium-ion miocroscop leigeas leat fhaighinn as fheàrr ìomhaigh na eileagtronaigeach.
• Air sgàth an àrd permeability an uasal gas air a chleachdadh airson deuchainn aoidion, mar eisimpleir ann an càr air-fionnarachd siostaman, a thuilleadh luath 'lìonadh an airbag air tubaist.
• Ìosal dùmhlachd a 'leigeil sgeadaichte bàlaichean lìonadh le helium. Tha inert gas a tha an àite explosive haidridean gas ann airships agus bailiùnaichean. Mar eisimpleir, ann meteorology, helium bailiùnaichean tha air an cleachdadh a 'togail an tomhais ionnstramaid.
• Tha cryogenic fionnarachaidh a chleachdadh, bho na Teòthachd an eileamaid cheimigeach anns a 'char as lugha a ghabhas an leaghan stàite.
• Helium, a tha feartan a thoirt seachad ìosal reactivity agus uisge solubility (agus fuil), ann am measgachadh le ogsaidean air lorg iarrtas ann analach formulations Scuba airson dàibheadh agus a 'cumail caisson obair.
• Meteorites agus creagan air an sgrùdadh airson na th 'eileamaid seo gu co-dhùnadh air an aois.

Helium: feartan an eileamaid

E prìomh feartan fiosaigeach mar a leanas:

• Àireamh atamach: 2.
• Tha buntainneach tomad na helium dadam: 4,0026.
• Leaghadh phuing: no.
• Teodhachd: -268,9 ° C.
• Dùmhlachd (1 atm, 0 ° C): 0,1785 g / n.
• oxidation 0 stàite.