Хелијум

Из Википедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацију Иди на претрагу
Хелијум
He,2.jpg
Општа својства
Име, симбол хелијум, He
У периодном систему
Водоник Хелијум
Литијум Берилијум Бор Угљеник Азот Кисеоник Флуор Неон
Натријум Магнезијум Алуминијум Силицијум Фосфор Сумпор Хлор Аргон
Калијум Калцијум Скандијум Титанијум Ванадијум Хром Манган Гвожђе Кобалт Никл Бакар Цинк Галијум Германијум Арсен Селен Бром Криптон
Рубидијум Стронцијум Итријум Цирконијум Ниобијум Молибден Технецијум Рутенијум Родијум Паладијум Сребро Кадмијум Индијум Калај Антимон Телур Јод Ксенон
Цезијум Баријум Лантан Церијум Празеодијум Неодијум Прометијум Самаријум Европијум Гадолинијум Тербијум Диспрозијум Холмијум Ербијум Тулијум Итербијум Лутецијум Хафнијум Тантал Волфрам Ренијум Осмијум Иридијум Платина Злато Жива Талијум Олово Бизмут Полонијум Астат Радон
Францијум Радијум Актинијум Торијум Протактинијум Уранијум Нептунијум Плутонијум Америцијум Киријум Берклијум Калифорнијум Ајнштајнијум Фермијум Мендељевијум Нобелијум Лоренцијум Радерфордијум Дубнијум Сиборгијум Боријум Хасијум Мајтнеријум Дармштатијум Рендгенијум Коперницијум Нихонијум Флеровијум Московијум Ливерморијум Тенесин Оганесон


He

Ne
водоникхелијумлитијум
Атомски број (Z) 2
Група, периода група 18 (племенити гасови), периода 1
Блок s-блок
Категорија   племенити гас
Рел. ат. маса (Ar) 4,002602(2)[1]
Ел. конфигурација 1s2
по љускама
2
Физичка својства
Боја безбојан
Агрегатно стање гасовито
Тачка топљења 0,95 K (−272,2 °‍C)
Тачка кључања 4,22 K (−268,93 °C)
Густина 0,1785 kg/m3
Моларна запремина 21,0×10−3 m3/mol
Критична темп. 5,19 K (−267,96 °C)
Топлота фузије 5,23 kJ/mol
Топлота испаравања 0,0845 kJ/mol
Сп. топл. капацитет 5.193 J/(kg·K)
Атомска својства
Оксидациона стања 0
Енергије јонизације 1: 2.372,3 kJ/mol
2: 5.250,5 kJ/mol
Атомски радијус bd (31) pm
Ковалентни радијус 32 pm
Валсов радијус 140 pm
Линије боје у спектралном распону
Остало
Кристална структурахексагонална
Хексагонална кристална структура за хелијум
Брзина звука 970 m/s (298,15 K)
Топл. водљивост 0,152 W/(m·K)
CAS број 7440-59-7
референцеВикиподаци

Хелијум (He, лат. helium) је други хемијски елемент по лакоћи, одмах после водоника.[2] Он је безбојан, безмирисан, безукусан, нетоксичан, инертан, моноатомски гас, први у групи племенитих гасова у периодном систему. Његова тачка кључања је најнижа од свих елемената. Након водоника, хелијум је други најзаступљенији елемент у видљивом свемиру, са учешћем од око 24% укупне елементарне масе, што је више од 12 пута маса свих тежих елемената заједно. Његова заступљеност у Сунцу и Јупитеру је на сличном нивоу. То је узроковано веома високом нуклеарном енергијом везивања (по нуклеону) хелијума-4 у односу на следећа три елемента иза хелијума. Ова енергија везивања хелијума-4 је исто тако разлог да је он продукат нуклеарне фузије и радиоактивног распада. Највећи део хелијума у свемиру је хелијум-4, од чега је већина формирана током Великог праска. Велике количине новог хелијума се креирају путем нулеарне фузије водоника у звездама.

Хелијум је именован по грчком Титану Сунца, Хелију. Он је први пут био детектован као непозната жута спектрална линија карактеристична за сунчеву светлост током соларне еклипсе из 1868. За ово откриће су заслужни Жорж Раје,[3] капетан Ц. Т. Хејг,[4] Норман Р. Погсон,[5] и поручник Џон Хершел,[6] и то је накнадно потврдио франсуски астроном Пјер Јансен.[7] Јансену се често придају заслуге за детекцију овог елемента заједно са Норманом Локјером. Јансен је снимио спектралну линију хелијума током помрачења сунца из 1868, док је Локјер то исто учинио у Британији. Локјер је први предложио да је линија последица новог елемента, који је он именовао. Формално откриће елемента су учинила 1895. године два шведска хемичара, Пер Теодор Клив и Нилс Абрахам Ланглет, који су нашли да хелијим произилази из уранијумске руде клевејта. Године 1903, велике резерве хелијума су нађене на пољима природног гаса у деловима Сједињених Држава, које су далеко највећи снабдевач овог гаса у данашње време.

Распрострањеност[уреди]

Хелијум је други по распрострањености хемијски елемент у васиони, али на Земљи се јавља само у траговима (4 × 10-7% у горњим слојевима Земље). Хелијум се на Земљи углавном јавља у атмосфери (5,2 × 10-4% у ваздуху). У литосфери хелијум се такође јавља, али у веома малим количинама. Практично сав хелијум који је постојао на Земљи није могао да гради једињења са другим елементима па је због мале масе напустио атмосферу Земље.

Изотопи и особине[уреди]

Јавља се у облику 2 постојана изотопа3He и 4He као и 4 непостојана: 5He, 6He, 7He и 8He.

Хелијум је племенити гас, најнеактивнији хемијски елемент, са веома великом енергијом јонизације. Нема никакав биолошки значај.[8]

Употреба[уреди]

  • Хелијум се у течном облику користи за хлађење тамо где су потребне веома ниске температуре, због његове ниске тачке кључања.
  • Течни хелијум користи се за магнетне резонанце.
  • Као најлакши сигуран гас (незапаљив) користио се за пуњење балона. Сада се све ређе користи због великих трошкова при добијању, а уместо њега се најчешће користи загрејан ваздух.
  • Због мале растворљивости у крви користи се као састојак мешавине за роњење на великим дубинама.
Балон испуњен хелијумом.

Добијање хелијума[уреди]

Хелијум се добија распадом радиоактивних материјала који емитују алфа честице у средишту земље( алфа честице имају два протона и два неутрона и током проласка кроз земљину кору покупе два електрона).95 % хелијума у земљи се добија приликом распада уранијума и торијума. Хелијум се обично скупља у непропусним џеповима земљине коре где се обично скупља и земни гас (метан) Овог богатог хелијумом гаса највише има у САД. Приликом изласка хелијума у атмосферу он пролази кроз њу и одлази у свемир.

Светска продукција хелијума износи око 4500 тона у току године.

Начин испоруке у индустрији[уреди]

  • Испоручује се у гасовитом и течном стању.
  • Гасовити хелијум се испоручује компримован у челичним боцама, запремине 6 m³; 7,5 m³ и 10 m³.

Постоји неколико врста чистоћа: балон -гас 4.6; 5.0 и 6.0

  • Течни хелијум чистоће 5.0 се испоручује у посудама, запремина 50, 100, 250, 380 и 450 литара.

Биолошки ефекти[уреди]

Брзина звука у хелијуму је три пута бржа од брзине звука у ваздуху. Пошто је основна фреквенција гасом попуњених шупљина пропорционална брзини звука у гасу, удисањем хелијума долази до одговарајућег повећања висине тона резонантне фреквенције вокалног тракта.[9][10] Ово доводи до стварања гласа високог тона, налик на пачји.

Прекомерно удисање хелијума може бити опасно јер је хелијум прости асфиксијант који замењује кисеоник потребан за нормално дисање.[9][11] Констатно удисање чистог хелијума доводи до смрти за неколико минута због асфиксације (гушења). Удисање чистог хелијума из цилиндара под притиском је изузетно опасно, јер висок проток може довести до баротрауме и фаталног цепања плућног ткива.[11][12] Смрт узрокована хелијумом није честа, али су у Сједињеним Државама између 2000. и 2004. забележена два смртна случаја.[12]

Референце[уреди]

  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. ^ Rayet, G. (1868) "Analyse spectral des protubérances observées, pendant l'éclipse totale de Soleil visible le 18 août 1868, à la presqu'île de Malacca" (Spectral analysis of the protuberances observed during the total solar eclipse, seen on 18 August 1868, from the Malacca peninsula), Comptes rendus ... , 67 : 757–759. From p. 758: " ... je vis immédiatement une série de neuf lignes brillantes qui ... me semblent devoir être assimilées aux lignes principales du spectre solaire, B, D, E, b, une ligne inconnue, F, et deux lignes du groupe G." ( ... I saw immediately a series of nine bright lines that ... seemed to me should be classed as the principal lines of the solar spectrum, B, D, E, b, an unknown line, F, and two lines of the group G.)
  4. ^ Captain C. T. Haig (1868) "Account of spectroscopic observations of the eclipse of the sun, August 18th, 1868," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 74–80. From p. 74: "I may state at once that I observed the spectra of two red flames close to each other, and in their spectra two broad bright bands quite sharply defined, one rose-madder and the other light golden."
  5. ^ Pogson filed his observations of the 1868 eclipse with the local Indian government, but his report wasn't published. (Biman B. Nath, The Story of Helium and the Birth of Astrophysics (New York, New York: Springer, 2013), p. 8.) Nevertheless, Lockyer quoted from his report. From p. 320 of Lockyer, J. Norman (1896) "The story of helium. Prologue," Nature, 53 : 319–322 : "Pogson, in referring to the eclipse of 1868, said that the yellow line was "at D, or near D." "
  6. ^ Lieutenant John Herschel (1868) "Account of the solar eclipse of 1868, as seen at Jamkandi in the Bombay Presidency," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 104–120. From p. 113: As the moment of the total solar eclipse approached, " … I recorded an increasing brilliancy in the spectrum in the neighborhood of D, so great in fact as to prevent any measurement of that line till an opportune cloud moderated the light. I am not prepared to offer any explanation of this." From p. 117: "I also consider that there can be no question that the ORANGE LINE was identical with D, so far as the capacity of the instrument to establish any such identity is concerned."
  7. ^ In his initial report to the French Academy of Sciences about the 1868 eclipse, Janssen made no mention of a yellow line in the solar spectrum. See: However, subsequently, in an unpublished letter of 19 December 1868 to Charles Sainte-Claire Deville, Janssen asked Deville to inform the French Academy of Sciences that : "Several observers have claimed the bright D line as forming part of the spectrum of the prominences on 18 August. The bright yellow line did indeed lie very close to D, but the light was more refrangible [i.e., of shorter wavelength] than those of the D lines. My subsequent studies of the Sun have shown the accuracy of what I state here." (See: (Launay, 2012), p. 45.)
  8. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  9. 9,0 9,1 Emsley 2001
  10. ^ Ackerman MJ, Maitland G (1975). „Calculation of the relative speed of sound in a gas mixture”. Undersea Biomed Res. 2 (4): 305—10. PMID 1226588. Приступљено 09. 08. 2008.  (на језику: енглески)
  11. 11,0 11,1 Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid (2007). „Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle”. Wiener Klinische Wochenschrift (на језику: German & English). 119 (9–10): 323—325. PMID 17571238. doi:10.1007/s00508-007-0785-4.  (на језику: енглески)
  12. 12,0 12,1 Engber, Daniel (13. 06. 2006). „Stay Out of That Balloon!”. Slate.com. Приступљено 14. 07. 2008.  (на језику: енглески)

Литература[уреди]

  • Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. стр. 175—179. ISBN 978-0-19-850341-5.  (на језику: енглески)
  • Bureau of Mines (1967). Minerals yearbook mineral fuels Year 1965. II. U. S. Government Printing Office. 
  • The Impact of Selling the Federal Helium Reserve. Committee on the Impact of Selling the Federal Helium Reserve, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, Commission on Engineering and Technical Systems, National Research Council. The National Academies Press. 2000. ISBN 978-0-309-07038-6. Приступљено 02. 04. 2010. 
  • Emsley, John (1998). The Elements (3rd изд.). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-855818-7. 
  • Vercheval, J. (2003). „The thermosphere: a part of the heterosphere”. Belgian Institute for Space Aeronomy. Архивирано из оригинала на датум 01. 01. 2005. Приступљено 12. 07. 2008. 

Спољашње везе[уреди]

Генерално

Детаљније

Разно

Несташица хелијума