Héiliam: Airíonna, saintréithe, cur i bhfeidhm

Héiliam - gás támh de ghrúpa 18 den tábla peiriadach. Is é seo an eilimint dara lightest i ndiaidh hidrigine. Héiliam - gás gan dath, boladh agus blas a thagann chun bheith leacht ag teocht de -268.9 ° C. fiuchphointe agus a reophointe níos ísle ná sin de aon substaint eile ar a dtugtar. Is é an t-eilimint amháin nach solidify le fuarú ar ghnáthbhrú an atmaisféir. Bhog sé go dtí an staid sholadach a bheith 25 atmaisféar, ag teocht de 1 K.

Stair na fionnachtana

Fuarthas go raibh Héiliam san atmaisféar gáis a bhaineann leis an ghrian, an réalteolaí Francach Pierre Zhansenom gur i 1868 le linn eclipse d'aimsigh líne buí geal i speictream na chromosphere gréine. Ar dtús bhí ghlac sé go léiríonn an líne seo an sóidiam eilimint. Sa bhliain chéanna, faoi deara réalteolaí Béarla Dzhozef Norman Lockyer líne buí i speictream na gréine, ní raibh a fhreagraíonn línte sóidiam aitheanta D ₁ agus D _2, agus dá bhrí sin tá sé ainmnithe go líne D _3. Lockyer i gcrích go ba chúis dó le substaint sa anaithnid Sun ar an Domhan. Sé agus poitigéir Edward Frankland sa eilimint teidil ag baint úsáide as an t-ainm Gréagach 'Helios' Sun.

In 1895, tá an poitigéir na Breataine Sir Uilyam Ramzay gcruthófar go bhfuil héiliam ar fud an domhain. Fuair sé sampla cleveite úráiniam-tionchar mianraí, agus tar éis dó scrúdú na gáis a foirmíodh le linn teasa, tá sé le fáil go comhthráthach líne buí geal i speictream leis an líne D _3, faoi deara sa speictream na gréine. Dá bhrí sin, cuireadh gné nua isteach ar deireadh. In 1903 Ramsay agus Frederick Soddy fuarthas amach go bhfuil héiliam a táirge ar an meath spontáineach substaintí radaighníomhacha.

Dáileadh i nádúr

Is é mais héiliam thart ar 23% de mhais iomlán na cruinne, agus is é an ghné an dara ceann is coitianta i spás. Tá sé comhchruinnithe i réaltaí, áit a bhfuil hidrigin déanta as an comhleá mar thoradh air. Cé go bhfuil an héiliam sa atmaisféar i dtiúchan 1 páirteach 200 ú. (5 ppm) agus tá sé le fáil i méideanna beaga mianraí radaighníomhach, gland dreigít, chomh maith le foinsí mianraí, suimeanna móra an eilimint le fáil sna Stáit Aontaithe (go háirithe i Texas, Nua Mexico City, Kansas, Oklahoma, Utah, agus Arizona) mar chomhpháirt (go 7.6%) de ghás nádúrtha. Beaga agus a cúlchistí curtha amach san Astráil, An Ailgéir, an Pholainn, Catar agus an Rúis. Sa screamh ionann agus tiúchan héiliam, ach thart ar 8 páirteanna in aghaidh billiún.

iseatóipí

Tá croí gach ceann de na adaimh héiliam dhá phrótón, ach, mar atá le heilimintí eile, tá sé iseatóip. Go bhfuil siad 1-6 neodrón, agus mar sin a n-uimhreacha mais idir 3-8. Tá cobhsaí díobh na heilimintí a bhfuil meáchan atá arna chinneadh ag héiliam uimhir adamhach 3 ⁽³ Sé) agus 4 ⁽⁴ Sé). Gach radaighníomhacha eile agus go tapa lobhadh isteach substaintí eile. Níl an héiliam Domhain mar chuid bunaidh an phláinéid, bhí sé déanta mar thoradh ar mheath radaighníomhach. Na halfa-cháithníní a astaítear ó núicléis radaighníomhacha substaintí troma ag iseatóip ⁴ núicléas sé. Ní Héiliam charnadh i gcainníochtaí móra san atmaisféar, toisc nach bhfuil tromchúis an Domhain leordhóthanach chun é a chosc ó diaidh leaking isteach i spás. Rianta de ³ sé ar fud an domhain a mhíniú hidrigine meath beta diúltach annamh-3 eilimint (tritiam). ⁴ Tá sé an ceann is coitianta iseatóipí cobhsaí: ⁴ cóimheas sé adamh i dtreo an ³ Tá sé thart ar 700 míle go 1 atmaisféar agus thart ar 7 milliún faoi 1 i roinnt mianraí héiliam-saibhir ..

An airíonna fisiceacha héiliam

Tá fiuchphointe agus leáphointe an mhír seo ísle. Ar an gcúis sin, ann héiliam mar ghás ach amháin i gcoinníollacha mhór. Tá gás Sé tuaslagtha in uisce níos lú ná sin de gháis aon eile, agus tá an ráta scaipeadh tríd an gcomhlacht soladach trí oiread níos mó ná sin de aer. A comhéifeacht athraonta an gaire chuige 1.

Is é an seoltacht teirmeach an héiliam an dara ach amháin maidir le seoltacht teirmeach hidrigine, teasa agus a extraordinarily ard. Ag teocht gnáth a théitear i rith leathnú, agus faoi bhun 40 K - cooled. Dá bhrí sin, ag T <40 K héiliam is féidir iad a chomhshó ina leacht ag leathnú.

Is Eilimint insulator, más rud é nach bhfuil sa stát ianaithe. Mar is amhlaidh le triathgháis eile, tá héiliam a leibhéil fuinnimh metastable a ligean dó a ianaithe ag urscaoileadh leictreacha nuair a bhíonn voltas faoi bhun an acmhainneacht ionization.

Is Héiliam-4 uathúil sa mhéid is go bhfuil sé dhá fhoirm leachtach. ann Gnátháit dtugtar héiliam I agus ag teochtaí idir an fiuchphointe 4.21 K (-268,9 ° C) go dtí thart ar 2,18 K (-271 ° C). seoltacht teirmeach níos ísle de 2,18 K ⁴ Éiríonn sé 1000 uair níos mó ná sin de copair. Tá an fhoirm seo ar a dtugtar héiliam II, chun idirdhealú a dhéanamh ó na gnáth. Tá sé tar éis superfluid: Is slaodacht chomh híseal sin nach féidir é a thomhas. Héiliam II spreads isteach i scannán tanaí ar an dromchla aon substaint nach mbeidh baint aici, agus tá an scannán ag sileadh gan cuimilte fiú i gcoinne dhomhantarraingt.

Foirmeacha Lúide flúirseach héiliam-3 trí phasanna leachtacha éagsúla, dhá cheann acu atá superfluid. Superfluidity in ⁴ Bhí sé amach ag an fisiceoir Sóivéadach Petrom Leonidovichem Kapitsey i lár na 1930í, agus an feiniméan céanna sna ³ Bhí sé ar dtús faoi deara ag Douglas D. Osheroff, David M. Laoi, agus Robert C. Richardson na Stát Aontaithe sa bhliain 1972.

Meastar go bhfuil meascán leachtach de dhá iseatóp héliam-3 ann, -4, agus ag teochtaí thíos 0.8 K (-272.4 ° C) roinnte ina dhá shraith - an bunúsach íon ³ Sé agus ⁴ mheascán sé le 6% héliam-3 ann. Dhíscaoileadh ³ Tá sé in ⁴ Tá sé ag gabháil leis an éifeacht fuaraithe a úsáidtear i struchtúir cryostat ina bhfuil an teocht héiliam thíos 0.01 K (-273,14 ° C) agus a chothabháil ar feadh cúpla lá.

naisc

Faoi ghnáthchoinníollacha, tá héiliam ceimiceach támh. Is féidir I mhór chruthú eilimint cumaisc nach bhfuil ag gnáth táscairí teochta agus brú cobhsaí. Mar shampla, is féidir héiliam comhdhúile le iaidín, saoirsithe, fluairín, fosfar agus sulfar, nuair siad faoi réir díluchtaithe breoch leictreach nó trí bombardú leictreon sa stát plasma. Dá bhrí sin sé cruthaithe HeNe, HgHe _10, whe ₂ agus iain móilíneach Sé ₂ ⁺ ₂ Ní ^++, heh ⁺ agus HED ^+. Tá an teicníc freisin móilín neodrach sé ₂ agus HgHe.

plasma

I na Cruinne dháileadh advantageously héiliam ianaithe, a bhfuil a airíonna difríocht mhór ó na mhóilíneach. Na leictreoin agus prótóin nach raibh nasctha, agus tá sé seoltacht leictreach an-ard fiú i stát go páirteach ianaithe. Ar cáithníní mhuirearú Tá tionchar mór ag réimsí maighnéadacha agus leictreacha. Mar shampla, sa ghaoth gréine le hiain héiliam idirghníomhú leis an domhan magnetosphere hidrigine ianaithe, is cúis leis an Borealisstar Aurora.

An Teacht ar thaiscí i SAM

Tar éis druileáil i 1903 i Dexter, Kansas, go bhfuarthas é trí gás neamh-inlasta. Ar dtús, ní raibh sé ar eolas go bhfuil sé héiliam. Cén gás Fuarthas go raibh, stáit aitheanta Erasmus Haworth gheolaí, a bhailigh a chuid samplaí agus an Ollscoil Kansas trí poitigéirí kedi Gamiltona agus David McFarland fuarthas amach go bhfuil sé 72% nítrigin, 15% meatán, hidrigine 1% agus níor 12% aithníodh. Tar éis an caiteachas an anailís ina dhiaidh sin, fuair na taighdeoirí go 1.84% den sampla an héiliam. Mar sin, tá a fhios againn go bhfuil an ghné seo ceimiceacha i láthair i gcainníochtaí móra i dhoimhneas na Plains Breataine, nuair is féidir a bhaintear as gás nádúrtha.

tháirgeadh tionsclaíoch a bhunú

Tá sé seo déanta na Stáit Aontaithe a tháirgeadh an domhain de cheannaire héiliam. Ar mholadh ag Sir Richard Threlfall, mhaoinigh an Cabhlach na Stát Aontaithe trí fhearas píolótach beag a thabhairt ar aird tsubstaint seo le linn an Chéad Chogadh Domhanda a chinntiú balúin baráiste lightweight gás ardú neamh-inlasta. De réir an chláir Táirgeadh in iomlán de 5700 ^m3 92 faoin gcéad Sé, cé go raibh an fháil ach ar a laghad 100 lítear gáis. Baineadh úsáid as cuid den mhéid sa domhan héiliam airship ar dtús leis an US Navy C-7, a rinne a céad aistear ó Hampton Roads (Virginia) ag Bolling Field (Washington, DC) 7 Nollaig, 1921.

Cé nár forbraíodh an bpróiseas íseal leacht teocht gáis ag an am sin go leor a bheith suntasach i rith an Chéad Chogadh Domhanda, lean tháirgeadh. Tá Héiliam úsáidtear de ghnáth mar ghás ardaitheoir in aerárthaí. Tá éileamh ar méadaítear é le linn an Dara Cogadh Domhanda nuair a bhí sé in úsáid le táthú stua mbí. Tá tábhacht mhór i gcruthú an buama adamhach "Manhattan" An ghné freisin.

cúlchiste Náisiúnta US

I 1925, chruthaigh an rialtas na Stát Aontaithe ar an cúlchiste náisiúnta na héiliam i Amarillo, Texas, a chur airships míleata a chur ar fáil le linn cogaidh agus aerlonga tráchtála i aimsir na síochána. An úsáid gáis thit i ndiaidh an Dara Domhanda, ach méadaíodh stoc i 1950 a chur ar fáil, i measc rudaí eile, soláthairtí sé mar chuisnithe a úsáidtear i dtáirgeadh na thiomántán ocsaigine-hidrigine i rith an rás spás agus an Cogadh Fuar. An úsáid a bhaint héiliam sna Stáit Aontaithe i 1965, ocht n-uaire níos airde ná an tomhaltas bhuaic i aimsir an chogaidh.

Tar éis glacadh leis an dlí maidir le héiliam 1960 Mianadóireacht Bhiúró Streak 5 cuideachtaí príobháideacha a bhaint as an ngné ó ghás nádúrtha. Tógadh an clár phíblíne 425-km chun teagmháil a dhéanamh leis na plandaż leis an rialtas go páirteach laghdaithe réimse gáis in aice Amarillo, Texas. meascán Héiliam-nítrigine phumpáil isteach stórála faoi thalamh, agus d'fhan siad ann go dtí nach bhfuil aon ghá ann.

De réir 1995, cuireadh le chéile an líon na n-stoic billiún méadar ciúbach, agus an fiach an chúlchiste náisiúnta de 1400000000 dollar, a spreag Comhdháil na Stát Aontaithe i 1996 céim amach é. A luaithe a ghlacfar i 1996 leis an dlí ar an príobháidiú héiliam Aireacht Acmhainní Nádúrtha Sheol siopa leachtú i 2005.

Glan agus táirgeadh

Héiliam a tháirgtear go dtí go raibh 1945 an bhliain ina íonachta de thart ar 98%, bhí daoine eile 2% sa nítrigin uisce atá leordhóthanach airships. In 1945, chuir sé méid beag de 99.9 faoin gcéad an gháis le haghaidh úsáide i táthú stua. De réir 1949, tá an íonacht an eilimint mar thoradh air shroich 99.995%.

Le blianta fada a tháirgtear na Stáit Aontaithe níos mó ná 90% de phobal an domhain héiliam tráchtála. Ó 2004, gach bliain a bhí sé ag obair amach 140 milliún m ^3, 85% de a tharlaíonn sna Stáit Aontaithe, rinneadh 10% amach san Ailgéir, agus an chuid eile - sa Rúis agus sa Pholainn. Is iad na príomhfhoinsí héiliam sa domhan réimsí gáis nádúrtha Texas, Oklahoma agus Kansas.

An próiseas chun a fháil

Tá Héiliam (íonachta 98.2%) ghnóthú ón leachtú gáis nádúrtha ag comhpháirteanna eile ag teocht íseal agus ag brú ard. An asaithe de gháis eile cooled gníomhachtaithe is féidir Carbón bhaint amach ar an íonacht 99.995%. Tá méid beag de héiliam a tháirgtear le linn leachtú aeir ar scála mór. As an 900 tonna aeir a fháil thart ar 3.17 méadar ciúbach. m gáis.

Réimsí chur i bhfeidhm

Tá gás Noble curtha i bhfeidhm i réimsí éagsúla.

• Héiliam, a ligeann airíonna a fháil teocht an-íseal, a úsáidtear mar ghníomhaire fuaraithe i LHC, MRI apparatuses superconducting maighnéad agus speictriméadar athshondas núicléach maighnéadach, trealamh satailíte, chomh maith le do leachtú ocsaigin agus hidrigin in diúracáin "Apollo".
• Mar an gás támh d'alúmanam agus do dhaoine eile táthú. Miotail i monarú leathsheoltóirí agus snáithíní optúla.
• .. brú a chruthú sna dabhcha breosla na n-inneall roicéad, go háirithe caomhnaíonn siúd atá ag feidhmiú ar hidrigin leachtach, t go dtí ach ghás héiliam a staid an chomhiomlánaithe nuair fós hidrigin leachtach);
• Sé-Ne léasair gáis a úsáidtear chun scanadh an bharrachódaí ar an oifig na dticéad in ollmhargaí.
• Soláthraíonn Héiliam-ian micreascóp íomhá níos fearr ná an leictreon.
• Mar gheall ar an tréscaoilteacht ard an gháis uasal a úsáidtear chun ligean uisce a thástáil, mar shampla sa charr córais aerchóirithe, chomh maith le líonadh tapa leis an mála aeir ar imbhualadh.
• Ceadaíonn ísealdlúis liathróidí maisiúil líonadh le héiliam. Is é an triathghás in ionad gás hidrigine pléascach i airships agus balúin. Mar shampla, i meitéareolaíocht, tá balúin héiliam úsáidtear a thógann an uirlis tomhais.
• Is é an chuisnithe chrióigineach a úsáidtear, ós rud é an teocht an dúil cheimiceach sa stát leacht is lú is féidir.
• Héiliam, a chur ar fáil airíonna sé ina imoibríocht íseal agus tuaslagthacht an uisce (agus fola), i meascán le hocsaigin i bhfeidhm d'aimsigh i foirmlithe riospráide chun tumadóireacht scúba agus a bhfuil obair caisson.
• Meteorites agus carraigeacha Déantar anailís as ábhar atá ar an ghné seo a chinneadh a n-aois.

Héiliam: na hairíonna na dúile

Tá Sé príomh-airíonna fisiceacha mar seo a leanas:

• Uimhir Adamhach: 2.
• Ní rachaidh mais choibhneasta an adaimh héiliam: 4.0026.
• Leá pointe: níl.
• fiuchphointe: -268,9 ° C.
• Dlús (1 rn, 0 ° C): 0,1785 g / n.
• ocsaídiú stáit 0.