Як багато хто знає, найпоширенішим і легким елементом на землі є водень, гелій ж у нашому світі посідає друге місце! Гелій — другий елемент періодичної таблиці Менделєєва є інертним одноатомным газом, що не має ні кольору, ні смаку, ні запаху. Володіє найнижчою температурою кипіння з усіх речовин (-269 оС). Має 8 ізотопів. Кожен з них унікальний за своїми властивостями.
Історія відкриття
Першовідкривачем гелію по праву можна вважати французького астронома, директора обсерваторії в Медоне, П’єр Жюль Сезар Жансена. В 1868 році, при дослідженні сонця, а саме хромосфери, астрономом була відображена лінія яскраво-жовтого кольору, яку спочатку і помилково віднесли до спектру натрію. Але, через кілька років, в 1871 році П’єр, спільно з англійським астрономом Джозефом Локьером, встановили, що лінія, знайдена Жансеном, не належить жодному з відомих на той час хімічних елементів. Назва гелій отримав, від слова «геліос», що в перекладі з грецького означає — сонце! В першу чергу, вчені припустили, що знайдений елемент є металом, але в наші дні, з упевненістю можна сказати — це було помилкове припущення
Як багато хто знає, що абсолютно всі гази можна привести в рідкий стан, але для цього, звичайно, потрібні певні умови. Зріджений відкрили тільки в 1908 році. Нідерландський фізик Хейке Камерлінг-Оннес знижував тиск газу з протіканням через дросель, попередньо охолодивши гелій.
Твердий гелій, був отриманий тільки через 20 років в 1926 році. Учень Камерлінг-Оннеса, зміг домогтися одержання кристалів газу, збільшивши тиск гелію вище 35 атмосфер і охолодивши газ до гранично низької температури.
Цікаві властивості гелію
Почнемо з того, що україна не може вступати в хімічні реакції зовсім, а так же не має ступенів окислення. Гелій – одноатомний газ, і має лише один електронний рівень (оболонку), будучи вкрай стійким газом, так як має повністю заповнений електронами перший рівень, що говорить про сильний вплив ядра на електрони. Атоми гелію, не те, що не реагують з іншими речовинами, більш того, вони не з’єднуються навіть один з одним.
Рідкий гелій має ряд абсолютно унікальних властивостей. У 30 роках 20-го століття, при ще менших температурах було помічено вкрай дивне і неймовірне явище – коли гелій охолоджується до температури всього на 2 градуси перевищує абсолютний нуль, відбувається його несподівана трансформація. Поверхня рідини стає абсолютно спокійною і гладкою, ні єдиного бульбашки, ні найменшого бурління рідини. Рідкий гелій перетворюється в сверхтекучую рідина. Такий гелій може забратися по стінках і «втекти» з посудини, в якому він зберігається, це відбувається за нульовою в’язкості скрапленого газу. Він може стати фонтаном, що володіє нульовим тертям, а значить, такий фонтан може текти нескінченно. Незважаючи на всі теорії, вчені встановили, що зріджений гелій це непросто рідина. Наприклад, починаючи з 2He, виявилося, що зріджений газ складається з двох взаємопроникних рідин: нормальної (в’язкої) і надтекучою (нульова в’язкість) компоненти. Сверхтекучая компонента є ідеальною і має нульовим тертям, при протіканні в будь-яких судинах і капілярах.
Що ж стосується твердого гелію, то на даний момент, вчені проводять численні досліди та експерименти. Твердий 4He має квантовим ефектом, таким як кристалізаційна хвиля. Цей ефект заснований на коливанні межі розділу фаз в системі – «кристал – рідина». Досить трохи перевести такий гелій, і межа фаз між рідиною і твердим речовиною буде схожа з межею двох рідин!
Використання гелію в промисловості
В основному, гелій необхідний для отримання дуже низьких температур, а так само в металургії для виплавки чистих металів. Так само 2He – це не тільки один з кращих теплоносіїв, але і хороший пропелент (Е939) в харчовій індустрії.
З допомогою гелію можна визначати місцезнаходження розломів в товщі Землі, так як він виділяється при розпаді радіоактивних елементів, якими складена земна кора. Концентрація гелію на виході із тріщини, в 50 -100 разів більше, ніж нормальна.
Більш того, наповнюють гелієм повітряні судна, такі як дирижаблі. Гелій набагато легші за повітря, підйомна сила таких суден дуже висока. Так, водень легше, ніж гелій. Так чому б не використовувати його? Водень – це горючий елемент, і заправляти їм дирижаблі вкрай небезпечно.
Небезпека
Будь-яке перевищення концентрації газу може бути небезпечним для здоров’я людини. Вдихання повітря з високою концентрацією гелію може викликати втрату свідомості, сильні , блювоту і навіть смерть. Смерть настає внаслідок кисневого голодування, пов’язаного з тим, що в легені не потрапляє кисень.