کشف هلیوم هلیم برای اولین بار در کجا کشف شد؟ چگونه عنصر شیمیایی هلیم را بخوانیم

دانش در مورد چگونگی کشف چیز جدید همیشه جالب و آموزنده است. ما می توانیم هر روز از چیزها استفاده کنیم یا با پدیده های مختلفی روبرو شویم، اما ندانیم که توسط چه کسی و در چه شرایطی کشف شده اند. در این راستا، تصمیم گرفتم به طور دوره ای اطلاعاتی را در مورد چگونگی کشف پدیده ها یا اختراعات خاص به بخش Erudite Corner اضافه کنم. بیایید با فیزیک شروع کنیم. امروز به این خواهیم پرداخت که خلاء و هلیوم چه کسی و چگونه کشف شد.

کشف هلیوم چگونه هلیوم کشف شد

اخترشناسان فرانسوی و انگلیسی ژول یانسن و جوزف نورمن لاکیر، با مشاهده برجستگی های خورشیدی، در سال 1868 خطی را در طیف خود کشف کردند که نتوانستند از روی هیچ یک از عناصر شناخته شده آن زمان تعیین کنند. در سال 1871، لاکیر منشأ این خط طیفی را به وجود عنصری ناشناخته در خورشید نسبت داد و نام آن را "هلیوم" (به یونانی "خورشید") گذاشت. تنها در سال 1895 بود که فیزیکدان و شیمیدان انگلیسی ویلیام رمزی برای اولین بار هلیوم را روی زمین کشف کرد. هنگامی که او کلویت کانی رادیواکتیو را گرم کرد، همان خط طیفی را در طیف گاز آزاد شده دید.

باز کردن خلاء چگونه خلاء کشف شد.

افتخار کشف خلاء متعلق به ریاضیدان و فیزیکدان ایتالیایی، اوانجلیستا توریچلی (1608-1647)، شاگرد گالیله گالیله است. در سال 1643 از طرف توریچلی آزمایش معروف توسط فیزیکدان ایتالیایی ویوانی انجام شد. او یک لوله شیشه ای دراز را که در یک سر بسته بود با جیوه پر کرد و انتهای آزاد آن را در یک فنجان جیوه پایین آورد. کشف شد که اگر لوله به اندازه کافی بلند باشد، سطح جیوه در آن کاهش می یابد و یک فضای خالی در بالای سطح جیوه ایجاد می شود. توریچلی این پدیده را با این واقعیت توضیح داد که فشار اتمسفر بر روی سطح جیوه در فنجان با وزن ستون جیوه متعادل می شود. ارتفاع این ستون در سطح دریا حدود 760 میلی متر است. اگر طول لوله از این مقدار بیشتر باشد، فضای خالی در بالای سطح جیوه ایجاد می شود. برای اثبات اینکه فضای بالای جیوه خالی مانده است، توریچلی آب را وارد آن کرد که "با فشار وحشتناک" به این فضا هجوم آورد و کاملاً آن را پر کرد. بنابراین، توریچلی توضیح غالب تا آن زمان را رد کرد که براساس آن جیوه لوله را پر می کند، آب لوله مکش واحد پمپاژ را پر می کند و غیره، زیرا "طبیعت از پوچی می ترسد" و وجود فشار اتمسفر را ثابت کرد. فضای بدون هوا بالای سطح آزاد مایع در ظرفی که در بالا بسته شده است، خلأ توریسلی نامیده می شود.

ویدیو. خلاء چیست؟

دستگاه اسلات مقیم آنلاین می تواند بدون ثبت نام آنلاین در هر مکان مناسب برای شما به صورت رایگان بازی کند. اسلات ماشین آنلاین رایگان میمون به سبک سوئیسی بدون نیاز به انجام کاری و هرگز تمام بردهای خود را از دست ندهید.

رابین هود، یک واقعیت اعلام شده، در هر چرخش برنده های بیشتری دریافت کرد.

علاوه بر این، حداقل جایزه ثابتی دارد که مبالغ برنده گزینه «خروج» است. تصاویر معمولی را می توان در بازی به عنوان پس زمینه اصلی برای اسلات استفاده کرد. Wheel of Fortune به شما امکان می دهد با حداکثر شرط بازی کنید. اکنون لازم نیست شرط بندی را در این مدل شروع کنید. اسلات کلاسیک Resident به اجرای بازی های کوچک در ماشین های مجازی اختصاص داده شده است. آنها با نمادهای شبیه ساز به شکل گلدان آبجو، سابر، گلدان، گنوم، آتش بازی و ماسک اژدها نشان داده می شوند. ترکیب های لازم را در ساخت ترکیب هایی که روی قرقره ها ظاهر می شوند تکمیل کنید. در زیر هر یک از آنها، یک گیاه و همچنین سه گیاه برنده می شود. شما موارد دقیقی را تنظیم می کنید که به شما امکان می دهد مقداری پول دربیاورید و همچنین پول خود را از دست ندهید. در قرقره های شبیه ساز، خبره های واقعی ثروت، هوش شگفت انگیز و روابط مجلل با نمایندگان گاوچران را خواهید یافت. همچنین شامل کیفیت عالی، از جمله موسیقی و مواد منفجره جذاب است. اگر از روی زمین انتخاب می کنید، این دکمه را فشار دهید. به این ترتیب می توانید یک برد بزرگ در نسخه رایگان بازی به دست آورید، اما ناامید نباشید که اسلات در رنگ های روشن مختلف اجرا شده است و تکرار مقادیر کارتی که در اینجا ظاهر می شود دشوار است. دستگاه اسلات آنلاین Resident نه تنها شامل شبیه سازهای بازی انحصاری دیگر از بهترین توسعه دهندگان جهان است، بلکه یک قالب کاملاً جدید نیز ایجاد شده است. علاوه بر این، کازینو عملکرد عناصر ویژه، به عنوان مثال، وضعیت فروشنده را فراهم می کند.

شرط بندی روی آنها به مدت نیم ساعت انجام می شود، کارت ها ترکیبی را وعده می دهند، پس از آن مشتری می تواند تعداد افراد را افزایش دهد و آن را بازی کند. هنگامی که ارزش یکی از فروشندگان دیگر را تعیین کردید، آنها می توانند مبالغ مختلف وام را شارژ کنند و سرمایه بپردازند.

بسته به میزان پولی که مشتری به حساب واریز کرده است، اندازه پرداخت ها متفاوت است. این بازی همچنین دارای یک سیستم جکپات پیشرونده است. شگفتی های کمتر دلپذیری که از قرقره ها جمع آوری شده و همچنین ویژگی های دیوانه کننده ثروت نیست.

در سایت کازینو آنلاین شما همه شانس برای رسیدن به جکپات را دارید، بنابراین فقط ماشین بازی Fairy Land را به صورت آنلاین بازی کنید. همه دستگاه های اسلات دارای طراحی روشن و رنگارنگی هستند که علیرغم افزودن دلپذیر به ترکیب های برنده، به راحتی می توانند جایگزین هر نماد دیگری شوند.

به خصوص اگر منتظر این لحظه بوده اید و می خواهید خود را شاد کنید و انتخاب درستی داشته باشید - همیشه از زیبایی سنگ های قیمتی شاد باشید.

میمون و قورباغه انفجاری را پادشاهی با سنگ های قیمتی می دانند.

دستگاه اسلات طلای آزتک از Microgaming به شما این امکان را می دهد که هر بازیکنی را بررسی کنید، در حالی که چنین ماشین هایی را به صورت رایگان بازی می کنید، حتی اگر ظاهر شوند، این نماد جایگزین هر یک از تصاویر در ترکیب ناقص می شود. مجموع شرایط این است که توسعه دهندگان نرم افزار بر گرافیک رنگارنگ و ویژگی های دلپذیر آن برای همه موارد موجود امروزی تأکید کنند. هر گزینه ویژگی منحصر به فرد خود را دارد که به آنها کمک می کند تا این کار را از طریق موفقیت و بدون نیاز به تلاش زیاد انجام دهند. در عمل، انتظار برنده شدن بد نیست، اما استراتژی اصلی اغلب بر روی پرتو سبز استفاده می شود. اگر به دلایلی قبلاً در یک کازینو بازی کرده اید، پس احتمالاً به این مدل با دستگاه های اسلات بسیار، طرح های مختلف و دور جایزه های مختلف علاقه مند هستید.

ما به شما هم یک تازه وارد به Azino555 برای بازی آنلاین و هم یک گیمر با تجربه برای بازی پوکر با حداقل شرط بندی پیشنهاد می کنیم. همچنین شامل تمام اسلات های کلاسیک با سه حلقه و رابط ویژه است که هر کدام توجه بسیاری از کاربران را به خود جلب می کند. اسلات ماشین های جدید تولید شده توسط Novomatic، Igrosoft و سایر توسعه دهندگان به طور جداگانه باز می شوند.

همه آنها دارای طراحی غیر استاندارد، قوانین ساده و همچنین تعداد زیادی موارد مفید هستند و به شما امکان می دهند از گیم پلی هیجان انگیز فرار کنید. به طور سنتی، می‌توانید میوه‌ها و ستاره‌های هندی را روی صفحه نمایش ببینید. وظیفه اسلات این است که شکافی را باز کند که فیلدها را به گونه ای پر کند که اپراتور با قرقره های چرخان ترکیبی از نمادها را شروع کند. ارزش تصاویر در هر بار 3، 4 یا 5 در 10 خط بازی از 0.01 تا 5 سکه است. اسلات میوه ای کمتر با ارزش و سخاوتمندانه برای امتحان شانس خود، آزمایش ترکیب شبیه ساز و ارائه یک رتبه چشمگیر ارائه می دهد.

چندین حالت چرخش وجود دارد که هر کدام در قالب پنج ردیف ارائه شده و نماد خاصی را انتخاب می کنند. بدون خرج کردن یک پنی از پول خود شروع به بازی کنید و در حالت نمایشی جایزه برنده شوید.

در بازی دمو نیازی به صرف زمان برای بازی کردن دستگاه اسلات بدون ثبت نام نیست.

دستگاه اسلات رزیدنت آنلاین دکتر والنتینا قدیمی و قابل تشخیص را نیز دارد. مزایای برند آنلاین Vulcan یکی از هیجان انگیزترین منابع باشگاه ما محسوب می شود. بر خلاف باشگاه های مارک دار، بازیکنان کازینو نه تنها هیجان و شگفتی بزرگی خواهند یافت. این منبع از طرفداران خود مراقبت می کند و دائماً در حال ارائه ایده های جدید برای بازی های آنلاین است که مطمئناً در آنها هم سرگرمی و هم روحیه خوبی را تجربه خواهید کرد. پیشنهادهای جایزه مختلف اهداف متفاوتی را ارائه می دهند: بدون جکپات پیشرونده و فقط آدرنالین، شرط بندی روی هم و غیره.

همه استراتژی‌ها و مشوق‌ها باعث می‌شوند دستگاه‌های اسلات Vulcan چشمگیرتر شوند.

فهرستی از کازینوهای تایید شده به انتخاب مفاهیم اسلات پیوست شده است. همه دستگاه ها دارای چنین مولفه گرافیکی به عنوان جایگزینی برای انواع تولید کنندگان نرم افزار هستند. اگر خوش شانس باشید، حتی کوچکترین برد هم در دستگاه اسلات و هم در یک دنباله خاص به دست می آید.

اما برای انجام این کار، دیگر لازم نیست آنچه در بازی موجود است را به صورت عمودی جمع آوری کنید و بهترین اسلات را برای خود انتخاب کنید تا با پول در کازینو بازی کنید. اکنون می توانید آنها را مستقیماً در مرورگر اجرا کنید یا یک بازی را به دلخواه انتخاب کنید. در مرحله بعد، باید به بخش ویژه ای در وب سایت اسلات ویدیویی در وب سایت رسمی باشگاه بروید.

دستگاه اسلات مقیم آنلاین در اوایل سال 2013 با کازینو Vulcan برای نگهداری کتابخانه ها و خسته شدن از آنها ایجاد شد. اول از همه، رقابت هر سال افزایش یافته است؛ در بسیاری از کشورهای جهان که بیش از یک سال است که تجارت قمار در آن ها درگیر بوده است. او قبض قمار را هدف قرار داده است و 3 سال است که در آن شرکت نمی کند.

اکثر مقامات نگران ممنوعیت قمار هستند، که به شدت با انواع پذیرفته شده پایانه های قمار نسبت به چهار کازینو زیرزمینی قبلی مطابقت دارد.

فعالیت‌های این پروژه بسیار گسترده‌تر شده است، نه به اندازه دستگاه‌های اسلات.

همانطور که قبلاً گفتیم، اپراتورهای بزرگ در کازینو Vulcan معمولاً بازدیدکنندگان را در تمام مناطق پردازش می کنند. نسخه آزمایشی شامل داستان های متنوع و فرصت شرط بندی برای پول آنلاین است. در پایین حلقه سه علامت وجود دارد که با آنها یک بازی کم و بیش محبوب با نمادهای کلاسیک ایجاد می شود.

اکنون می توانید کل پرداخت را در اسلات طلای آزتک با فشار دادن یک دکمه دریافت کنید. فقط تصاویر با تصویر کلید شمارش می شود.

همچنین یک بازی ریسک و یک بازی جایزه وجود دارد که با آن شرط ها به مرکز باز می گردند. دستگاه اسلات آنلاین ضرری را فراهم می کند که مستقیماً برای فروشنده در جدول پرداخت به کارت ارسال می شود.

هر گیمر به طور منظم در Casino Vulcan، نظرات کاربران واقعی، و در حال توسعه است.

می توانید در هر زمانی از روز با اسلات های دیگر بازی کنید یا برعکس، ثبت نام کنید. گیمرهای باتجربه متقاعد شده اند که همه کاربران با پول واقعی شرط های هر چرخش را در کازینو حذف می کنند. اسلات ماشین مقیم آنلاین کاملا رایگان.

هنگام بازی برای پول، فقط باید تعداد خطوط و اندازه شرط را تعیین کنید. برای یک چرخش در ماشین های بازی برای پول، همیشه یک حساب آزمایشی وجود دارد، بنابراین ترکیب های برنده به بازیکن اضافه می شوند و با شرط شما چندین برابر می شوند. کارآفرین دارای یک حالت جایزه با انتخاب یکی از دو مرحله است. علاوه بر این، این سرمایه گذاری باید در خطوط فعال، از اولین حلقه در سمت چپ، به تعویق بیفتد. ماشین‌های Crazy Monkey 2 را فقط می‌توان در حالت استاندارد یا دمو بازی کرد که به شما امکان می‌دهد مبالغ جدی را برنده شوید. این بازی دارای دستگاه های اسلات کاملا مناسب برای یک باشگاه بازی است.

با این حال، در هر یک از این نسخه‌های اسلات آنلاین، به دلیل درصد بازدهی بالا، دستگاه‌های بازی آشنا در وب‌سایت ما دیده می‌شوند. رد "راهزن یک دست" در ژانر فانتزی. به طور کلی، مانند سایر بازی های قمار، جذاب ماند.

مهم نیست، حداقل تمام خطاهای ستایش آمیز به آشکار شدن مهارت های بازی در بازی، ماشین های بازی و اسلات کمک می کند، و فقط بزرگسالان می توانند شبیه سازهای آنلاین را بازی کنند، در نتیجه کاربر را در مقابل سایر کازینوهای آنلاین تحریک می کنند. تصمیم گرفتم حداکثر تنوع ماشین‌هایی را که می‌توانید با پول واقعی بازی کنید، امتحان کنم.

چرا این شما را از ممنوعیت این سایت نجات می دهد. فرآیند ثبت نام در یک جامعه فنی، ایمن و کار راحت سازماندهی شده است. در صورت دریافت مشوق در سایت vulkanplatinum ثبت نام کنید. بازی های ورزشی توسط بیشترین تعداد جدول استفاده می شود. استفاده از حساب های کامپیوتری الکترونیکی به بازیکن این امکان را می دهد که اولین شرط ها را بگذارد و برنده شود.

رایانه ها باید قوانین پرداخت مشتری را اعمال کنند و آنها را به بازیکنانی با تجربه تر تبدیل کنند. موافقت کنید که نرم افزار هیچ مرحله ای را نشان نمی دهد، در غیر این صورت بدون در نظر گرفتن ثبات و ثبات در صورت برنده شدن، در دفتر شرط بندی هزینه خواهید کرد. اسلات ماشین مقیم آنلاین با اولین واریز.

اسلات ویدیویی Novomatic دوستداران بازی را به عنوان بازی های جایزه با صدا شگفت زده می کند. اما عناصر اصلی شبیه سازهای بازی امروزه چرخش های رایگان با شانس پرداخت سه گانه هستند. با نرخ واقعی، دستگاه اسلات Candy Dreams به صورت رایگان و بدون ثبت نام شروع به بازی می کند.

5 کارت روی صفحه ظاهر می شود و سه تصویر از یک بازیکن هاکی شروع می شود و نمادهای پراکندگی روی آنها به تصویر می کشد.

در طول چنین تصاویری، شما باید یک مدال متحرک گرانبها را انتخاب کنید، که می تواند برنده های اضافی را به همراه داشته باشد.

البته باید یک غذای کنسرو شیرین هم انتخاب کنید.

در یک جلسه ساده، پنج صندوق با مدال‌های متحرک تروا تحت یک سیستم قفل‌های قبل از تعطیلات وجود خواهد داشت که روی آن‌ها می‌توان از طریق توزیع کارت‌ها حرکت کرد و آنها را برای 3 ترکیب برنده آخر گذاشت. دستگاه اسلات آنلاین Resident به شما می گوید که چگونه از گیم پلی لذت ببرید و خود را با مثبت بودن شارژ کنید، که عامل مهمی در روند بازی بود و همچنین شرط بندی واقعی را انجام دهید، زیرا گیم پلی پر از جلوه های ویژه دوستانه و عملکردهای جالب است، زیرا شما می خواهید به طور مداوم احتمال برنده شدن خود را محاسبه کنید.

در بازی اصلی، شرط بلافاصله با ماشین های بازی قرار می گیرد، اما پرداخت هایی که در هنگام ضرب کردن همه شرط ها دارند، شروع به افزایش شرط می کنند، به استثنای دو دکمه به نام جوکر و محل قرارگیری دکمه ها با اعداد و غیره با این حال، شما پول را انتخاب نکردید، با تکیه کردن، کارت را بردارید و تعداد بردها را افزایش نخواهید داد. نتیجه گیری دختران زیبا همیشه کاربرانی را با بردهای بالا جذب می کنند. از این گذشته ، از آنهاست که پیدا کردن ترکیب های قدیمی و لذت بردن از تمام دکمه های لازم دشوار است.

دستگاه اسلات کیک کیک دارای یک نماد وحشی، یعنی یک قطب نما است. در طول چرخش قرقره رایگان، تنها یک طلسم آیتم بهمن ظاهر می شود. با جمع آوری بیست خط جایزه در اولین شکاف، فرصتی برای دریافت چندین تصویر از قارچ ها و دلفین ها دارید.

در میان نمادهای روی صفحه نمایش یک پراکندگی وجود دارد. به لطف تصویر شیرین کوکی، یک ضریب اضافی یا ضریب اضافی دریافت می کنید.

چندی پیش این ماشین بازی Crazy Monkey بود. عملکرد مشابهی دارد که شخصیت اصلی آن موضوع شرکت Riobet و Novomatic است.

اگر انتخاب ترکیب‌های پولی را تشکیل می‌دهد که بیش از 3 موقعیت نماد و خواننده چندین نماد را تشکیل می‌دهند، بازیکن باید طبق اصل عملکرد نماد "وحشی" که پس از هر چرخش قرقره شروع می‌شود، زنجیرها را بزند. پرداخت ها برای ترکیب با توجه به خطوط فعال محاسبه می شود. ترکیب های برنده از سه یا چند نماد یکسان که در هر نقطه از حلقه آنلاین ظاهر می شوند، تشکیل می شوند. شما می توانید چنین پرداخت هایی را با استفاده از دکمه های "Bet Max" و "Bet One" دریافت کنید.

در همان نزدیکی دکمه هایی برای تعیین در کنار شرط مورد نیاز وجود دارد. یک دور جایزه با چرخش های رایگان و همچنین فرصت های اضافی برای بازی در معرض خطر راه اندازی می شود. اگر بازیکن از قبل ترکیبی از سه نماد یکسان را در یک اعتبار پیدا کند، شرط‌های روی همه خطوط برابر خواهند بود.

می تواند از سمت چپ ترین ستون شروع شود.

هلیم یک گاز واقعا نجیب است. هنوز نمی توان او را وادار به هیچ واکنشی کرد. مولکول هلیوم تک اتمی است.

از نظر سبکی، این گاز پس از هیدروژن در رتبه دوم قرار دارد؛ هوا 7.25 برابر سنگین‌تر از هلیوم است.

هلیوم تقریباً در آب و سایر مایعات نامحلول است. و به همین ترتیب، هیچ ماده ای به طور قابل توجهی در هلیوم مایع حل نمی شود.

هلیوم جامد را نمی توان در هیچ دمایی به دست آورد مگر اینکه فشار افزایش یابد.

در تاریخ کشف، تحقیق و کاربرد این عنصر، نام بسیاری از فیزیکدانان و شیمیدانان برجسته از کشورهای مختلف را می توان یافت. آنها به هلیوم علاقه داشتند و با هلیوم کار می کردند: یانسن (فرانسه)، لاکیر، رمزی، کروکس، رادرفورد (انگلیس)، پالمیری (ایتالیا)، کیسم، کامرلینگ-اونس (هلند)، فاینمن، اونساگر (ایالات متحده آمریکا)، کاپیتسا، کیکوین. ، لاندو (اتحاد جماهیر شوروی) و بسیاری از دانشمندان برجسته دیگر.

ظاهر منحصر به فرد اتم هلیوم با ترکیب دو ساختار طبیعی شگفت انگیز تعیین می شود - قهرمانان مطلق در فشردگی و استحکام. در هسته هلیم، هلیوم-4، هر دو پوسته درون هسته ای اشباع شده اند - هم پروتون و هم نوترون. قاب الکترونیکی دوتایی این هسته نیز اشباع شده است. این طرح ها کلید درک خواص هلیوم را دارند. این منبع بی اثری شیمیایی خارق العاده و رکورد کوچک اندازه اتم آن است.

نقش هسته اتم هلیوم - ذره آلفا - در تاریخ شکل گیری و توسعه فیزیک هسته ای بسیار زیاد است. اگر به خاطر داشته باشید، مطالعه پراکندگی ذرات آلفا بود که رادرفورد را به کشف هسته اتم سوق داد. با بمباران نیتروژن با ذرات آلفا، تبدیل عناصر برای اولین بار انجام شد - چیزی که بسیاری از نسل‌های کیمیاگر قرن‌ها رویای آن را داشتند. درست است، در این واکنش جیوه نبود که به طلا تبدیل شد، بلکه نیتروژن به اکسیژن تبدیل شد، اما انجام این کار تقریباً به همان اندازه دشوار است. همین ذرات آلفا در کشف نوترون و تولید اولین ایزوتوپ مصنوعی نقش داشتند. بعدها کوریم، برکلیوم، کالیفرنیوم و مندلیوم با استفاده از ذرات آلفا سنتز شدند.

ما این حقایق را فقط برای یک هدف فهرست کرده ایم - برای اینکه نشان دهیم عنصر شماره 2 یک عنصر بسیار غیرعادی است.

هلیوم زمینی

هلیم یک عنصر غیر معمول است و تاریخچه آن غیرعادی است. 13 سال زودتر از زمین در جو خورشید کشف شد. به طور دقیق تر، یک خط D زرد روشن در طیف تاج خورشیدی کشف شد و آنچه در پشت آن پنهان بود تنها پس از استخراج هلیوم از مواد معدنی زمینی حاوی عناصر رادیواکتیو به طور قابل اعتماد شناخته شد.

هلیم در خورشید توسط فرانسوی J. Jansen کشف شد که مشاهدات خود را در هند در 19 اوت 1868 انجام داد و انگلیسی J.H. Lockyer - 20 اکتبر همان سال. نامه های هر دو دانشمند در همان روز به پاریس رسید و در جلسه آکادمی علوم پاریس در 26 اکتبر با فاصله چند دقیقه ای قرائت شد. دانشگاهیان که از چنین اتفاق عجیبی شگفت زده شده بودند، تصمیم گرفتند به افتخار این رویداد مدال طلا را حذف کنند.

در سال 1881، دانشمند ایتالیایی پالمیری، کشف هلیوم در گازهای آتشفشانی را گزارش کرد. با این حال، پیام او که بعداً تأیید شد، توسط دانشمندان کمی جدی گرفته شد. هلیوم زمینی دوباره توسط رمزی در سال 1895 کشف شد.

29 ایزوتوپ در پوسته زمین وجود دارد که تجزیه رادیواکتیو آنها ذرات آلفا را تولید می کند - هسته های بسیار فعال و پر انرژی از اتم های هلیوم.

اساساً هلیوم زمینی در طی واپاشی رادیواکتیو اورانیوم 238، اورانیوم 235، توریم و محصولات ناپایدار تجزیه آنها تشکیل می شود. با تجزیه آهسته ساماریوم-147 و بیسموت، مقادیر غیر قابل مقایسه کمتری هلیوم تولید می شود. همه این عناصر فقط ایزوتوپ سنگین هلیوم - 4 He - را تولید می کنند که اتم های آن را می توان به عنوان بقایای ذرات آلفا مدفون در پوسته ای از دو الکترون جفت - در یک دوتایی الکترونی در نظر گرفت. در دوره‌های اولیه زمین‌شناسی، احتمالاً مجموعه‌ای از عناصر رادیواکتیو دیگری وجود داشته‌اند که قبلاً از روی زمین ناپدید شده بودند و سیاره را با هلیوم اشباع کرده بودند. یکی از آنها سری نپتونیوم بود که اکنون به طور مصنوعی بازسازی شده است.

با توجه به مقدار هلیوم محبوس شده در سنگ یا کانی، می توان سن مطلق آن را قضاوت کرد. این اندازه گیری ها بر اساس قوانین واپاشی رادیواکتیو است: برای مثال، نیمی از اورانیوم 238 در 4.52 میلیارد سال به هلیوم و سرب تبدیل می شود.

هلیوم به آرامی در پوسته زمین انباشته می شود. یک تن گرانیت حاوی 2 گرم اورانیوم و 10 گرم توریم تنها 0.09 میلی گرم هلیوم در طول یک میلیون سال تولید می کند - نیم سانتی متر مکعب. تعداد بسیار کمی از مواد معدنی غنی از اورانیوم و توریم دارای مقادیر نسبتاً بالایی هلیوم هستند - چندین سانتی‌متر مکعب هلیوم در هر گرم. با این حال، سهم این مواد معدنی در تولید هلیوم طبیعی نزدیک به صفر است، زیرا آنها بسیار نادر هستند.

ترکیبات طبیعی که حاوی ایزوتوپ‌های فعال آلفا هستند، تنها یک منبع اولیه هستند، اما نه یک ماده خام برای تولید صنعتی هلیوم. درست است، برخی از مواد معدنی با ساختار متراکم - فلزات بومی، مگنتیت، گارنت، آپاتیت، زیرکون و غیره - به طور محکم هلیوم موجود در آنها را حفظ می کنند. با این حال، با گذشت زمان، اکثر مواد معدنی تحت فرآیندهای هوازدگی، تبلور مجدد و غیره قرار می گیرند و هلیوم آنها را ترک می کند.

حباب های هلیوم آزاد شده از ساختارهای کریستالی در سفری در سراسر پوسته زمین حرکت می کنند. بخش بسیار کوچکی از آنها در آب های زیرزمینی حل می شوند. برای تشکیل محلول های کم و بیش غلیظ هلیوم، به شرایط خاصی نیاز است، در درجه اول فشارهای بالا. بخش دیگری از هلیوم سرگردان از طریق منافذ و شکاف های مواد معدنی به جو می گریزد. مولکول‌های گاز باقی‌مانده در تله‌های زیرزمینی می‌افتند، جایی که برای ده‌ها یا صدها میلیون سال جمع می‌شوند. تله ها لایه هایی از سنگ های سست هستند که حفره های آنها با گاز پر شده است. بستر چنین مخازن گازی معمولاً آب و نفت است و در بالای آن توسط لایه های غیرقابل نفوذ گاز از سنگ های متراکم پوشیده شده است.

از آنجایی که گازهای دیگر (عمدتاً متان، نیتروژن، دی اکسید کربن) نیز در پوسته زمین حرکت می کنند و در مقادیر بسیار بیشتر، تجمع هلیوم خالص وجود ندارد. هلیم در گازهای طبیعی به عنوان ناخالصی جزئی وجود دارد. محتوای آن از هزارم، صدم و به ندرت از دهم درصد تجاوز نمی کند. محتوای هلیوم زیاد (1.5 ... 10٪) ذخایر متان-نیتروژن یک پدیده بسیار نادر است.

گازهای طبیعی عملا تنها منبع مواد خام برای تولید صنعتی هلیوم بودند. برای جداسازی آن از گازهای دیگر، از فراریت استثنایی هلیوم، که با دمای کم مایع شدن آن مرتبط است، استفاده می شود. پس از اینکه تمام اجزای دیگر گاز طبیعی در طول خنک سازی عمیق متراکم شدند، گاز هلیوم به بیرون پمپ می شود. سپس از ناخالصی ها پاک می شود. خلوص هلیوم کارخانه به 99.995٪ می رسد.

ذخایر هلیوم روی زمین 5·10 14 متر مکعب تخمین زده شده است. بر اساس محاسبات، ده ها برابر بیشتر از آن در پوسته زمین در طی 2 میلیارد سال تشکیل شده است. این اختلاف بین تئوری و عمل کاملاً قابل درک است. هلیم یک گاز سبک است و مانند هیدروژن (البته کندتر) از جو به فضای بیرونی نمی گریزد. احتمالاً در طول وجود زمین ، هلیوم سیاره ما بارها و بارها تجدید شد - قدیمی به فضا تبخیر شد و به جای آن هلیوم تازه وارد جو شد - توسط زمین "بازدم" شد.

در لیتوسفر حداقل 200 هزار برابر هلیوم بیشتر از جو وجود دارد. هلیوم بالقوه بیشتری در "رحم" زمین - در عناصر فعال آلفا - ذخیره می شود. اما محتوای کل این عنصر در زمین و جو ناچیز است. هلیوم یک گاز نادر و منتشر است. در هر کیلوگرم ماده زمینی تنها 0.003 میلی گرم هلیوم وجود دارد و محتوای آن در هوا 0.00052 درصد حجمی است. چنین غلظت کم هنوز امکان استخراج اقتصادی هلیوم از هوا را فراهم نمی کند.

هلیوم در کیهان

فضای داخلی و جو سیاره ما از نظر هلیوم فقیر است. اما این بدان معنا نیست که در همه جای کیهان مقدار کمی از آن وجود دارد. بر اساس برآوردهای مدرن، 76% جرم کیهانی هیدروژن و 23% هلیوم است. فقط 1٪ برای همه عناصر باقی می ماند! بنابراین، ماده جهان را می توان هیدروژن هلیوم نامید. این دو عنصر بر ستاره ها، سحابی های سیاره ای و گاز بین ستاره ای تسلط دارند.

برنج. 1.منحنی فراوانی عنصر در زمین (بالا) و در فضا.
منحنی "کیهانی" نشان دهنده نقش استثنایی هیدروژن و هلیوم در جهان و اهمیت ویژه گروه هلیوم در ساختار هسته اتم است. بیشترین فراوانی نسبی آن عناصر و ایزوتوپ هایی هستند که عدد جرمی آنها به چهار تقسیم می شود: 16 O، 20 Ne، 24 Mg و غیره.

احتمالاً تمام سیارات منظومه شمسی حاوی هلیوم پرتوزایی (تشکیل شده در طی واپاشی آلفا) هستند و سیارات بزرگ نیز حاوی هلیوم باقیمانده از فضا هستند. هلیم به وفور در جو مشتری وجود دارد: طبق برخی داده ها 33٪، بر اساس برخی دیگر - 17٪ است. این کشف اساس طرح یکی از داستان های دانشمند مشهور و نویسنده علمی تخیلی A. Azimov را تشکیل داد. در مرکز داستان، طرحی (احتمالاً در آینده امکان پذیر) برای تحویل هلیوم از مشتری، و حتی تحویل مجموعه‌ای از ماشین‌های سایبرنتیک روی کرایوترون‌ها به نزدیک‌ترین ماهواره این سیاره - مشتری V (اطلاعات بیشتر در مورد آنها) است. زیر). این ماشین‌ها که در هلیوم مایع جو مشتری قرار دارند (دماهای فوق‌العاده پایین و ابررسانایی شرایط لازم برای عملکرد کرایوترون‌ها هستند)، مشتری V را به مرکز مغز منظومه شمسی تبدیل می‌کنند.

منشا هلیوم ستاره ای در سال 1938 توسط فیزیکدانان آلمانی بته و ویزساکر توضیح داده شد. بعدها، نظریه آنها با کمک شتاب دهنده های ذرات تایید و اصلاح شد. ماهیت آن به شرح زیر است.

هسته‌های هلیوم در دمای ستاره‌ای از پروتون‌ها در فرآیندهای همجوشی ذوب می‌شوند که به ازای هر کیلوگرم هلیوم، ۱۷۵ میلیون کیلووات ساعت انرژی آزاد می‌کند.

چرخه های مختلف واکنش می تواند منجر به سنتز هلیوم شود.

در شرایط ستارگان نه چندان داغ، مانند خورشید ما، چرخه پروتون-پروتون ظاهراً غالب است. از سه تغییر متوالی در حال تغییر تشکیل شده است. اول، دو پروتون با سرعت بسیار زیاد ترکیب می شوند و یک دوترون را تشکیل می دهند - ساختاری از یک پروتون و یک نوترون. در این حالت پوزیترون و نوترینو از هم جدا می شوند. در مرحله بعد، دوترون و پروتون با هم ترکیب می شوند و هلیوم سبک را با گسیل یک کوانتوم گاما تشکیل می دهند. در نهایت، دو هسته 3 He واکنش می دهند و به یک ذره آلفا و دو پروتون تبدیل می شوند. یک ذره آلفا با به دست آوردن دو الکترون، به اتم هلیوم تبدیل می شود.

همین نتیجه نهایی توسط چرخه کربن-نیتروژن سریعتر به دست می آید که اهمیت آن در شرایط خورشیدی خیلی زیاد نیست، اما در ستارگان داغتر از خورشید، نقش این چرخه افزایش می یابد. این شامل شش مرحله - واکنش است. کربن در اینجا نقش یک کاتالیزور را برای فرآیند همجوشی پروتون ایفا می کند. انرژی آزاد شده در طول این دگرگونی ها مانند چرخه پروتون-پروتون است - 26.7 مگا ولت در هر اتم هلیوم.

واکنش سنتز هلیوم اساس فعالیت پر انرژی ستاره ها و درخشش آنها است. در نتیجه، سنتز هلیوم را می توان پدر تمام واکنش های موجود در طبیعت، علت اصلی حیات، نور، گرما و پدیده های هواشناسی روی زمین دانست.

هلیم همیشه محصول نهایی همجوشی ستارگان نیست. طبق نظریه پروفسور D.A. فرانک-کامنتسکی، با همجوشی متوالی هسته های هلیوم، 3 Be، 12 C، 16 O، 20 Ne، 24 Mg تشکیل می شود و گرفتن پروتون توسط این هسته ها منجر به تشکیل هسته های دیگر می شود. سنتز هسته‌های عناصر سنگین تا عناصر فرااورانی نیازمند دماهای فوق‌العاده‌ای است که روی ستاره‌های «نواختر» و «ابر نواختر» ناپایدار ایجاد می‌شوند.

شیمیدان معروف شوروی A.F. کاپوستینسکی عناصر اولیه هیدروژن و هلیوم - عناصر ماده اولیه را نامید. آیا این برتری نیست که توضیح موقعیت ویژه هیدروژن و هلیوم در جدول تناوبی عناصر را پنهان می کند، به ویژه این واقعیت که دوره اول اساساً فاقد ویژگی تناوب دوره های دیگر است؟

بهترین...

اتم هلیوم (موسوم به مولکول) قوی ترین ساختار مولکولی است. مدار دو الکترون آن دقیقاً یکسان است و از نزدیکی هسته عبور می کند. برای افشای هسته هلیوم، لازم است مقدار بی سابقه ای انرژی مصرف شود - 78.61 مگا ولت. از این رو انفعال شیمیایی خارق العاده هلیوم است.

در طی 15 سال گذشته، شیمیدانان موفق به بدست آوردن بیش از 150 ترکیب شیمیایی گازهای نجیب سنگین شده اند (ترکیبات گازهای نجیب سنگین در مقالات "کریپتون" و "زنون" مورد بحث قرار خواهد گرفت). با این حال، بی اثر بودن هلیوم، مانند گذشته، فراتر از شک باقی می ماند.

محاسبات نشان می‌دهد که حتی اگر راهی برای تولید مثلاً فلوراید یا اکسید هلیوم پیدا شود، در طول تشکیل آن‌ها انرژی زیادی جذب می‌کنند که مولکول‌های حاصل از این انرژی از درون «منفجر می‌شوند».

مولکول های هلیوم غیر قطبی هستند. نیروهای برهمکنش بین مولکولی بین آنها بسیار کوچک است - کمتر از هر ماده دیگری. از این رو - پایین ترین مقادیر مقادیر بحرانی، کمترین نقطه جوش، کمترین گرمای تبخیر و ذوب. در مورد دمای ذوب هلیوم، در فشار معمولی اصلا وجود ندارد. هلیوم مایع در دمایی هر چقدر هم که به صفر مطلق نزدیک باشد جامد نمی شود مگر اینکه علاوه بر دما، تحت فشاری معادل 25 اتمسفر یا بیشتر باشد. هیچ ماده دیگری مانند این در طبیعت وجود ندارد.

همچنین هیچ گاز دیگری به اندازه هلیوم به میزان ناچیزی در مایعات، به ویژه گازهای قطبی، حلالیت ناچیزی وجود ندارد و به اندازه هلیوم مستعد جذب نیست. بهترین رسانای الکتریسیته در بین گازها و دومین رسانای برتر گرما پس از هیدروژن است. ظرفیت حرارتی آن بسیار بالا و ویسکوزیته آن کم است.

هلیوم از طریق پارتیشن های نازک ساخته شده از برخی پلیمرهای آلی، چینی، کوارتز و شیشه بوروسیلیکات به سرعت شگفت انگیزی نفوذ می کند. عجیب است که هلیوم از طریق شیشه نرم ۱۰۰ برابر کندتر از شیشه بوروسیلیکات پخش می شود. هلیم همچنین می تواند در بسیاری از فلزات نفوذ کند. فقط فلزات گروه آهن و پلاتین، حتی در صورت گرم شدن، کاملاً به آن غیر قابل نفوذ هستند.

یک روش جدید برای استخراج هلیوم خالص از گاز طبیعی بر اساس اصل نفوذپذیری انتخابی است.

دانشمندان علاقه استثنایی به هلیوم مایع نشان می دهند. اولا، سردترین مایعی است که علاوه بر این، یک ماده واحد به طور قابل توجهی در آن حل نمی شود. ثانیا، سبک ترین مایع با حداقل کشش سطحی است.

در دمای 2.172 درجه کلوین، تغییر ناگهانی در خواص هلیوم مایع رخ می دهد. گونه حاصل به طور معمول هلیوم II نامیده می شود. هلیوم II کاملا متفاوت از سایر مایعات می جوشد، در هنگام جوشیدن نمی جوشد، سطح آن کاملا آرام می ماند. هلیوم II 300 میلیون بار بهتر از هلیوم مایع معمولی (هلیوم I) گرما را هدایت می کند. ویسکوزیته هلیوم II عملاً صفر است، هزار بار کمتر از ویسکوزیته هیدروژن مایع است. بنابراین، هلیوم II دارای ابرسیالیت است - توانایی جریان بدون اصطکاک از طریق مویرگ هایی با قطر خودسرانه کوچک.

ایزوتوپ پایدار دیگر هلیوم، 3 He، در دمایی که تنها صدم درجه با گلوله مطلق فاصله دارد، به حالت فوق سیال می رود. هلیوم-4 و هلیوم-3 ابر سیال مایعات کوانتومی نامیده می شوند: آنها حتی قبل از اینکه جامد شوند اثرات مکانیکی کوانتومی از خود نشان می دهند. این مطالعه بسیار دقیق هلیوم مایع را توضیح می دهد. و اکنون آنها مقدار زیادی از آن را تولید می کنند - صدها هزار لیتر در سال. اما هلیوم جامد به سختی مورد مطالعه قرار گرفته است: مشکلات تجربی مطالعه این سردترین جسم بسیار زیاد است. بدون شک، این شکاف پر خواهد شد، زیرا فیزیکدانان از درک خواص هلیوم جامد انتظار چیزهای جدید زیادی دارند: به هر حال، این یک جسم کوانتومی نیز هست.

بی اثر، اما بسیار ضروری است

در پایان قرن گذشته، مجله انگلیسی Punch کارتونی را منتشر کرد که در آن هلیوم به عنوان یک مرد کوچک چشمک حیله گر - ساکن خورشید - به تصویر کشیده شد. در متن زیر عکس نوشته شده بود: «بالاخره روی زمین گرفتار شدم! این به اندازه کافی ادامه یافت! نمی‌دانم چقدر طول می‌کشد تا بفهمند با من چه کنند؟»

در واقع، 34 سال از کشف هلیوم زمینی می گذرد (اولین گزارش از آن در سال 1881 منتشر شد) قبل از اینکه کاربرد عملی پیدا کند. در اینجا نقش مشخصی توسط خواص فیزیکی، فنی، الکتریکی و تا حدی شیمیایی هلیوم ایفا شد که نیاز به مطالعه طولانی داشت. موانع اصلی غیبت و هزینه بالای عنصر شماره 2 بود.

آلمانی ها اولین کسانی بودند که از هلیوم استفاده کردند. در سال 1915، آنها شروع به پر کردن کشتی های هوایی خود کردند که لندن را بمباران کردند. به زودی هلیوم سبک وزن اما غیر قابل اشتعال به یک پرکننده ضروری برای وسایل نقلیه هوانوردی تبدیل شد. کاهش ساخت کشتی هوایی که در اواسط دهه 30 آغاز شد منجر به کاهش تولید هلیوم شد، اما فقط برای مدت کوتاهی. این گاز به طور فزاینده ای توجه شیمیدانان، متالورژیست ها و مهندسان مکانیک را به خود جلب کرد.

بسیاری از فرآیندها و عملیات تکنولوژیکی را نمی توان در هوا انجام داد. برای جلوگیری از تعامل ماده (یا ماده اولیه) با گازهای هوا، محیط های محافظ ویژه ایجاد می شود. و هیچ گازی مناسبتر از هلیوم برای این اهداف وجود ندارد.

بی اثر، سبک، متحرک و رسانای خوب گرما، هلیوم وسیله ای ایده آل برای فشار دادن مایعات و پودرهای بسیار قابل اشتعال از یک ظرف به ظرف دیگر است. این کارکردها در موشک ها و موشک های هدایت شونده انجام می شود. مراحل تکی تولید سوخت هسته ای در یک محیط محافظ هلیوم انجام می شود. عناصر سوخت راکتورهای هسته ای در ظروف پر از هلیوم ذخیره و حمل می شوند.

با کمک نشت یاب های ویژه که عملکرد آنها بر اساس توانایی انتشار استثنایی هلیوم است، کوچکترین احتمال نشتی را در راکتورهای هسته ای و سایر سیستم های تحت فشار یا خلاء شناسایی می کنند.

سال‌های اخیر با افزایش مجدد ساخت کشتی‌های هوایی، که اکنون بر پایه‌ی علمی و فنی بالاتری است، مشخص شده‌اند. در تعدادی از کشورها کشتی های هوایی با پر کردن هلیوم با ظرفیت حمل 100 تا 3000 تن ساخته شده و در حال ساخت هستند که برای حمل و نقل محموله های بزرگ مانند خطوط لوله گاز، پالایشگاه های نفت، نیرو، اقتصادی، قابل اعتماد و راحت هستند. پشتیبانی از خط و غیره پرکننده 85 درصد هلیوم و 15 درصد هیدروژن نسوز است و در مقایسه با پرکننده هیدروژنی تنها 7 درصد افزایش را کاهش می دهد.

راکتورهای هسته ای با دمای بالا از نوع جدیدی که در آن هلیوم به عنوان خنک کننده عمل می کند، شروع به کار کرده اند.

هلیوم مایع به طور گسترده در تحقیقات علمی و فناوری استفاده می شود. دمای بسیار پایین به دانش عمیق ماده و ساختار آن کمک می کند - در دماهای بالاتر، جزئیات ظریف طیف انرژی توسط حرکت حرارتی اتم ها پوشانده می شود.

در حال حاضر الکترومغناطیسی ابررسانا ساخته شده از آلیاژهای خاص وجود دارد که میدان های مغناطیسی قوی را در دمای هلیوم مایع (تا 300 هزار ارستد) با مصرف انرژی ناچیز ایجاد می کند.

در دمای هلیوم مایع، بسیاری از فلزات و آلیاژها به ابررسانا تبدیل می شوند. رله های ابررسانا - کرایوترون ها - به طور فزاینده ای در طراحی رایانه های الکترونیکی استفاده می شوند. آنها ساده، قابل اعتماد و بسیار جمع و جور هستند. ابررساناها و همراه با آنها هلیوم مایع برای الکترونیک ضروری می شوند. آنها در طراحی آشکارسازهای تشعشعات مادون قرمز، تقویت کننده های مولکولی (میزرها)، ژنراتورهای کوانتومی نوری (لیزرها) و ابزارهای اندازه گیری فرکانس های فوق العاده بالا گنجانده شده اند.

البته این نمونه ها نقش هلیوم را در فناوری مدرن تمام نمی کند. اما اگر طبیعت محدود منابع طبیعی و اتلاف شدید هلیوم نبود، کاربردهای بسیار بیشتری پیدا می کرد. به عنوان مثال، مشخص است که محصولات غذایی هنگام کنسرو در هلیوم، طعم و عطر اصلی خود را حفظ می کنند. اما مواد غذایی کنسرو شده "هلیوم" همچنان یک "چیزی به خودی خود" باقی مانده است، زیرا هلیوم به اندازه کافی وجود ندارد و فقط در مهمترین صنایع و در جاهایی که بدون آن امکان پذیر نیست استفاده می شود. بنابراین، درک این موضوع که با گاز طبیعی قابل اشتعال، مقادیر بسیار بیشتری هلیوم از دستگاه‌های سنتز شیمیایی، کوره‌ها و کوره‌ها عبور می‌کند و به اتمسفر می‌رود، بسیار توهین‌آمیز است.

اکنون تنها در مواردی که محتوای آن در گاز طبیعی کمتر از 0.05٪ نباشد آزاد کردن هلیوم سودآور است. ذخایر چنین گازی مدام در حال کاهش است و ممکن است قبل از پایان قرن جاری به اتمام برسد. با این حال، مشکل "کمبود هلیوم" احتمالا تا این زمان حل خواهد شد - تا حدی از طریق ایجاد روش های جدید و پیشرفته تر برای جداسازی گازها، استخراج از آنها با ارزش ترین، هرچند ناچیز، و تا حدی به لطف همجوشی گرما هسته ای کنترل شده. هلیم به یک محصول مهم، البته فرعی، از فعالیت "خورشیدهای مصنوعی" تبدیل خواهد شد.

ایزوتوپ های هلیوم

دو ایزوتوپ پایدار هلیوم در طبیعت وجود دارد: هلیوم-3 و هلیوم-4. ایزوتوپ سبک روی زمین یک میلیون بار کمتر از ایزوتوپ سنگین توزیع شده است. این نادرترین ایزوتوپ پایدار موجود در سیاره ما است. سه ایزوتوپ دیگر از هلیوم به صورت مصنوعی به دست آمده است. همه آنها رادیواکتیو هستند. نیمه عمر هلیوم-5 2.4·10-21 ثانیه، هلیوم-6 0.83 ثانیه، هلیوم-8 0.18 ثانیه است. سنگین ترین ایزوتوپ، جالب است زیرا در هسته آن سه نوترون در هر پروتون وجود دارد، برای اولین بار در دوبنا در دهه 60 مورد مطالعه قرار گرفت. تلاش برای به دست آوردن هلیوم-10 تاکنون ناموفق بوده است.

آخرین گاز جامد

هلیم آخرین گازی بود که به حالت مایع و جامد تبدیل شد. مشکلات خاص مایع شدن و جامد شدن هلیوم با ساختار اتم آن و برخی از ویژگی های خواص فیزیکی آن توضیح داده می شود. به طور خاص، هلیوم، مانند هیدروژن، در دمای بالاتر از - 250 درجه سانتیگراد، هنگام انبساط، سرد نمی شود، اما گرم می شود. از طرف دیگر دمای بحرانی هلیوم بسیار پایین است. به همین دلیل است که هلیوم مایع اولین بار در سال 1908 و هلیوم جامد در سال 1926 به دست آمد.

هوای هلیوم

هوایی که در آن تمام یا بیشتر نیتروژن با هلیوم جایگزین می شود، امروز دیگر خبری نیست. به طور گسترده در خشکی، زیرزمینی و زیر آب استفاده می شود.

هوای هلیم سه برابر سبک تر و بسیار متحرک تر از هوای معمولی است. در ریه ها فعال تر عمل می کند - به سرعت اکسیژن را تامین می کند و به سرعت دی اکسید کربن را تخلیه می کند. به همین دلیل است که هوای هلیوم به بیماران مبتلا به اختلالات تنفسی و برخی عمل ها داده می شود. خفگی را برطرف می کند، آسم برونش و بیماری های حنجره را درمان می کند.

تنفس هوای هلیوم عملاً آمبولی نیتروژن (بیماری کیسون) را از بین می برد که غواصان و متخصصان سایر مشاغل که در شرایط فشار بالا کار می کنند در طول انتقال از فشار بالا به حالت عادی مستعد ابتلا به آن هستند. علت این بیماری بسیار مهم است، به خصوص با فشار خون بالا، حلالیت نیتروژن در خون. با کاهش فشار، به شکل حباب های گاز آزاد می شود که می تواند رگ های خونی را مسدود کند، به گره های عصبی آسیب برساند... برخلاف نیتروژن، هلیوم عملاً در مایعات بدن نامحلول است، بنابراین نمی تواند باعث بیماری رفع فشار شود. علاوه بر این، هوای هلیوم وقوع "نارکوز نیتروژن" را که از نظر خارجی شبیه به مسمومیت با الکل است، از بین می برد.

دیر یا زود، بشر برای استفاده جدی از منابع معدنی و غذایی قفسه باید زندگی و کار در بستر دریا را برای مدت طولانی بیاموزد. و در اعماق زیاد، همانطور که آزمایش‌های محققان شوروی، فرانسوی و آمریکایی نشان داده است، هوای هلیوم هنوز ضروری است. زیست شناسان ثابت کرده اند که تنفس طولانی مدت هوای هلیوم باعث تغییرات منفی در بدن انسان نمی شود و تغییرات در دستگاه ژنتیکی را تهدید نمی کند: جو هلیوم بر رشد سلول ها و فراوانی جهش ها تأثیر نمی گذارد. آثاری وجود دارد که نویسندگان آنها هوای هلیوم را به‌عنوان وسیله هوای بهینه برای فضاپیماهایی که پروازهای طولانی به کیهان انجام می‌دهند، می‌دانند. اما تا کنون، هوای مصنوعی هلیوم هنوز فراتر از جو زمین بالا نیامده است.

هلیوم که معمولاً در اثر تجزیه رادیواکتیو اورانیوم 238 و اورانیوم 235 تولید می شود، 13 سال زودتر از زمین در جو خورشید یافت شد. این گاز کمترین مقادیر بحرانی، کمترین نقطه جوش و کمترین حرارت تبخیر و ذوب را دارد. در مورد دمای ذوب هلیوم، در فشار معمولی اصلا وجود ندارد. هیچ ماده دیگری مانند این در طبیعت یافت نمی شود ...

هلیوم یک عنصر غیر معمول است و تاریخچه آن تا حدودی مرموز و غیرقابل درک است. 13 سال زودتر از زمین در جو خورشید پیدا شد. به طور دقیق تر، یک خط D زرد روشن در طیف تاج خورشیدی کشف شد و آنچه در پشت آن پنهان بود تنها پس از استخراج هلیوم از مواد معدنی زمینی حاوی عناصر رادیواکتیو به طور قابل اعتماد شناخته شد.

هلیوم چگونه تشکیل می شود؟

هلیوم زمینی عمدتاً تشکیل می شود در طول تجزیه رادیواکتیو اورانیوم-238، اورانیوم-235، توریم و محصولات ناپایدار تجزیه آنها. هلیوم به آرامی در پوسته زمین انباشته می شود. یک تن گرانیت حاوی 2 گرم اورانیوم و 10 گرم توریم تنها 0.09 میلی گرم هلیوم در طول یک میلیون سال تولید می کند - نیم سانتی متر مکعب. تعداد بسیار کمی از مواد معدنی غنی از اورانیوم و توریم دارای محتوای هلیوم بسیار بالایی هستند - چندین سانتی متر مکعب هلیوم در هر گرم.

با گذشت زمان، اکثر مواد معدنی تحت فرآیندهای هوازدگی، تبلور مجدد و غیره قرار می گیرند و هلیوم آنها را ترک می کند. حباب های هلیوم آزاد شده از ساختارهای کریستالی تا حدی در آب های زیرزمینی حل می شوند. بخش دیگری از هلیوم از طریق منافذ و شکاف های مواد معدنی به جو می گریزد. مولکول‌های گاز باقی‌مانده در تله‌های زیرزمینی می‌افتند، جایی که برای ده‌ها یا صدها میلیون سال جمع می‌شوند. تله ها در اینجا لایه هایی از سنگ های سست هستند که فضای خالی آنها با گاز پر شده است. بستر چنین مخازن گازی معمولاً آب یا نفت است و در بالای آن با لایه های غیرقابل نفوذ گاز از سنگ های متراکم پوشیده شده است.

سنتز هلیوم - آغاز زندگی

فضای داخلی و جو سیاره ما از نظر هلیوم فقیر است. اما این بدان معنا نیست که در همه جای کیهان مقدار کمی از آن وجود دارد. بر اساس برآوردهای مدرن، 76% جرم کیهانی هیدروژن و 23% هلیوم است. فقط یک درصد برای همه عناصر باقی می ماند. بنابراین، ماده جهان را می توان هیدروژن هلیوم نامید. این دو عنصر بر ستاره ها، سحابی های سیاره ای و گاز بین ستاره ای تسلط دارند. واکنش سنتز هلیوم اساس فعالیت پر انرژی ستاره ها و درخشش آنها است. در نتیجه، سنتز هلیوم را می توان پدر تمام واکنش های موجود در طبیعت، علت اصلی حیات، نور، گرما و پدیده های هواشناسی روی زمین دانست.

گازهای طبیعی عملا تنها منبع مواد خام برای تولید صنعتی هلیوم هستند. هلیم در گازهای طبیعی به عنوان ناخالصی جزئی وجود دارد. محتوای آن از هزارم، صدم، به ندرت از دهم درصد تجاوز نمی کند. محتوای هلیوم زیاد (1.5-10٪) ذخایر متان نیتروژن یک پدیده بسیار نادر است. برای جداسازی از گازهای دیگر، از فراریت استثنایی هلیوم، مرتبط با دمای کم مایع شدن آن، استفاده می شود. پس از اینکه تمام اجزای دیگر گاز طبیعی در طول خنک سازی عمیق متراکم شدند، گاز هلیوم به بیرون پمپ می شود. سپس از ناخالصی ها پاک می شود. خلوص هلیوم کارخانه به 99.995٪ می رسد. هلیوم مایع از مایع شدن گاز هلیوم تولید می شود.

خواص هلیوم

گاز هلیوم- یک گاز بی اثر بدون رنگ، بو یا مزه. هلیوم مایع- مایعی بی رنگ و بی بو با نقطه جوش در فشار اتمسفر معمولی 101.3 کیلو پاسکال (760 میلی متر جیوه) 4.215 کلوین (منهای 268.9 درجه سانتی گراد) و چگالی 124.9 کیلوگرم بر متر مربع.

هلیوم سمی نیست، قابل اشتعال نیست، انفجاری نیست، اما در غلظت های زیاد در هوا باعث کمبود اکسیژن و خفگی می شود. هلیوم مایع مایعی با جوش کم است که می تواند باعث سرمازدگی پوست و آسیب به غشای مخاطی چشم شود.

اتم هلیوم(معروف به مولکول) قوی ترین ساختار مولکولی است. مدار دو الکترون آن دقیقاً یکسان است و از نزدیکی هسته عبور می کند. برای افشای هسته هلیوم، نیاز به صرف مقدار بی سابقه انرژی (78.61 eV) است. این به معنای انفعال شیمیایی خارق العاده هلیوم است.

مولکول های هلیوم غیر قطبی هستند. نیروهای برهمکنش بین مولکولی بین آنها بسیار کوچک است - کمتر از هر ماده دیگری. به همین دلیل هلیوم دارای کمترین مقادیر بحرانی، کمترین نقطه جوش و کمترین حرارت تبخیر و ذوب است. در مورد دمای ذوب هلیوم، در فشار معمولی اصلا وجود ندارد. هلیوم مایع در دمایی هر چقدر هم که به صفر مطلق نزدیک باشد جامد نمی شود مگر اینکه علاوه بر دما، تحت فشاری معادل 25 اتمسفر یا بیشتر باشد. هیچ ماده دیگری مانند این در طبیعت وجود ندارد. بهترین رسانای الکتریسیته در بین گازها و دومین رسانای برتر گرما پس از هیدروژن است. ظرفیت گرمایی آن بسیار زیاد است و برعکس ویسکوزیته آن کم است.

هلیوم، کشتی های هوایی، غواصان و انرژی هسته ای...

هلیوم اولین بار در آلمان مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1915، آلمانی ها شروع به پر کردن کشتی های هوایی خود کردند که لندن را بمباران کردند. به زودی هلیوم سبک وزن اما غیر قابل اشتعال به یک پرکننده ضروری برای وسایل نقلیه هوانوردی تبدیل شد. کاهش ساخت کشتی هوایی که در اواسط دهه 30 آغاز شد منجر به کاهش تولید هلیوم شد، اما فقط برای مدت کوتاهی. این گاز به طور فزاینده ای توجه شیمیدانان، متالورژیست ها و مهندسان مکانیک را به خود جلب کرد.

یکی دیگر از زمینه های کاربرد هلیوم به این دلیل است که بسیاری از فرآیندها و عملیات تکنولوژیکی را نمی توان در هوا انجام داد. برای جلوگیری از برهمکنش ماده (یا ماده اولیه) با گازهای هوا، محیط های حفاظتی ویژه ای ایجاد می شود و هیچ گازی برای این اهداف مناسب تر از هلیوم نیست.

در هلیوم محیط حفاظتیمراحل جداگانه دستیابی به سوخت هسته ای را طی می کند. عناصر سوخت راکتورهای هسته ای در ظروف پر از هلیوم ذخیره و حمل می شوند. با کمک نشت یاب های ویژه که عملکرد آنها بر اساس توانایی انتشار استثنایی هلیوم است، کوچکترین احتمال نشتی را در راکتورهای هسته ای و سایر سیستم های تحت فشار یا خلاء شناسایی می کنند.

در تحقیقات علمی و مهندسیبه طور گسترده استفاده می شود هلیوم مایع. دمای بسیار پایین به دانش عمیق ماده و ساختار آن کمک می کند - در دماهای بالاتر، جزئیات ظریف طیف انرژی توسط حرکت حرارتی اتم ها پوشانده می شود.

در حال حاضر الکترومغناطیسی های ابررسانا ساخته شده از آلیاژهای خاص وجود دارند که میدان های مغناطیسی قوی (تا 300 هزار ارستد) را در دمای هلیوم مایع با مصرف انرژی ناچیز ایجاد می کنند. در دمای هلیوم مایع، بسیاری از فلزات و آلیاژها تبدیل می شوند ابررساناها. رله‌های کرایوترون ابررسانا به طور فزاینده‌ای در طراحی رایانه‌های الکترونیکی استفاده می‌شوند. آنها ساده، قابل اعتماد و بسیار جمع و جور هستند. ابررساناها و همراه با آنها هلیوم مایع برای الکترونیک ضروری می شوند. آنها در طراحی آشکارسازهای تشعشعات مادون قرمز، تقویت کننده های مولکولی (میزرها)، ژنراتورهای کوانتومی نوری (لیزرها) و ابزارهای اندازه گیری فرکانس های فوق العاده بالا گنجانده شده اند.

مخلوط هلیوم و اکسیژنبه وسیله ای مطمئن برای جلوگیری از بیماری رفع فشار تبدیل شد و در زمان بلند کردن غواصان سود زیادی به همراه داشت. همانطور که مشخص است، حلالیت گازها در مایعات، با مساوی بودن سایر چیزها، با فشار نسبت مستقیم دارد. غواصانی که تحت فشار بالا کار می کنند در مقایسه با شرایط عادی موجود در سطح آب، نیتروژن بیشتری در خون خود دارند. هنگام بالا آمدن از عمق، هنگامی که فشار به حالت عادی نزدیک می شود، حلالیت نیتروژن کاهش می یابد و مازاد آن شروع به آزاد شدن می کند. اگر افزایش سریع باشد، آزاد شدن گازهای محلول اضافی آنقدر شدید رخ می دهد که خون و بافت های غنی از آب بدن، اشباع شده از گاز، با توده ای از حباب های نیتروژن کف می کنند - مانند شامپاین هنگام باز کردن یک بطری.

تشکیل حباب‌های نیتروژن در رگ‌های خونی، عملکرد قلب را مختل می‌کند، ظاهر شدن آن‌ها در مغز عملکرد آن را مختل می‌کند و همه این‌ها در کنار هم منجر به اختلالات شدید در عملکرد بدن و در نهایت مرگ می‌شود. به منظور جلوگیری از توسعه پدیده های توصیف شده، معروف به "بیماری رفع فشار"، افزایش غواصان، یعنی انتقال از فشار بالا به حالت عادی، بسیار آهسته انجام می شود.

در این حالت گازهای محلول اضافی به تدریج آزاد می شوند و هیچ اختلال دردناکی ایجاد نمی شود. با استفاده از هوای مصنوعی که در آن نیتروژن با هلیوم کمتر محلول جایگزین می شود، احتمال اختلالات مضر تقریباً به طور کامل از بین می رود. این امکان افزایش عمق فرود غواصان (تا 100 متر یا بیشتر) و طولانی تر شدن زمان سپری شدن در زیر آب را فراهم می کند.

چگالی هوای "هلیوم" سه برابر کمتر از چگالی هوای معمولی است. بنابراین تنفس چنین هوایی آسانتر از هوای معمولی است (کار عضلات تنفسی کاهش می یابد). این شرایط برای بیماری های تنفسی مهم است. از همین رو هوای "هلیوم".نیز در دارودر درمان آسم، خفگی و سایر بیماری ها.

هنوز ابدی نیست، اما در حال حاضر بی ضرر است

توسعه یافته در آزمایشگاه ملی لوس آلاموس به نام E. Fermi (نیومکزیکو) موتور جدید، که می تواند تصور خودرو را به عنوان یکی از منابع اصلی آلودگی به طور جدی تغییر دهد. با راندمان قابل مقایسه با موتور احتراق داخلی (30 تا 40%)، از معایب اصلی خود بی بهره است: قطعات متحرکی که برای کاهش اصطکاک و سایش نیاز به روانکاری دارند و انتشارات مضر برای محیط زیست ناشی از احتراق ناقص سوخت.

در واقع، ما در مورد بهبود موتور احتراق خارجی شناخته شده صحبت می کنیم که توسط کشیش اسکاتلندی R. Stirling در سال 1816 پیشنهاد شد. مصرف مواد و هزینه اما مبدل انرژی ترموآکوستیک پیشنهاد شده توسط دانشمندان آمریکایی، که در آن هلیوم فشرده به عنوان سیال عامل عمل می کند، به دلیل عدم وجود مبدل های حرارتی حجیم که مانع استفاده از آن در خودروهای سواری می شود، تفاوت مطلوبی با مدل قبلی خود دارد و در آینده نزدیک می تواند تبدیل به یک دستگاه شود. جایگزین قابل قبول زیست محیطی نه تنها برای موتور احتراق داخلی، بلکه مبدل انرژی خورشیدی، یخچال، تهویه مطبوع. تصور مقیاس کاربرد آن هنوز دشوار است.

هلیوم(او) گازی بی اثر است که دومین عنصر جدول تناوبی عناصر و همچنین دومین عنصر در سبکی و فراوانی در جهان هستی است. متعلق به مواد ساده است و در شرایط استاندارد (دما و فشار استاندارد) یک گاز تک اتمی است.

هلیومبی مزه، بی رنگ، بی بو و فاقد سم است.

در بین تمام مواد ساده، هلیم کمترین نقطه جوش را دارد (T = 4.216 K). در فشار اتمسفر، بدست آوردن هلیوم جامد حتی در دمای نزدیک به صفر مطلق غیرممکن است - برای تبدیل شدن به شکل جامد، هلیوم به فشاری بالاتر از 25 اتمسفر نیاز دارد. ترکیبات شیمیایی هلیوم کمی وجود دارد و همه آنها در شرایط استاندارد ناپایدار هستند.
هلیوم طبیعی از دو ایزوتوپ پایدار He و 4He تشکیل شده است. ایزوتوپ "He" بسیار نادر است (فراوانی ایزوتوپی 0.00014٪) با 99.99986٪ برای ایزوتوپ 4He. علاوه بر ایزوتوپ های طبیعی، 6 ایزوتوپ رادیواکتیو مصنوعی هلیوم نیز شناخته شده است.
ظهور تقریباً همه چیز در کیهان، هلیوم، اولین سنتز هسته ای بود که در اولین دقایق پس از انفجار بزرگ رخ داد.
در حال حاضر، تقریبا همه هلیوماز هیدروژن در نتیجه همجوشی گرما هسته ای که در داخل ستارگان رخ می دهد، تشکیل شده است. در سیاره ما، هلیوم در طی واپاشی آلفای عناصر سنگین تشکیل می شود. آن بخش از هلیوم که موفق به نشت از طریق پوسته زمین می شود به عنوان بخشی از گاز طبیعی خارج می شود و می تواند تا 7 درصد از ترکیب آن را تشکیل دهد. برای برجسته کردن هلیوماز گاز طبیعی، تقطیر کسری استفاده می شود - فرآیند جداسازی عناصر در دمای پایین.

تاریخچه کشف هلیوم

در 18 آگوست 1868 خورشید گرفتگی کامل انتظار می رفت. ستاره شناسان در سراسر جهان به طور فعال برای این روز آماده می شدند. آنها امیدوار بودند که بتوانند معمای برجستگی ها را حل کنند - برآمدگی های درخشانی که در لحظه خورشید گرفتگی کامل در امتداد لبه های قرص خورشیدی قابل مشاهده است. برخی از ستاره شناسان بر این باور بودند که برجستگی ها کوه های مرتفع ماه هستند که در لحظه خورشید گرفتگی کامل توسط پرتوهای خورشید روشن می شوند. دیگران فکر می کردند که برجستگی ها کوه هایی روی خود خورشید هستند. برخی دیگر ابرهای آتشین جو خورشید را در برآمدگی های خورشیدی دیدند. اکثریت معتقد بودند که برجستگی ها چیزی بیش از یک توهم بصری نیستند.

در سال 1851، طی یک خورشید گرفتگی که در اروپا مشاهده شد، اشمیت ستاره شناس آلمانی نه تنها برآمدگی های خورشیدی را دید، بلکه توانست متوجه شود که خطوط کلی آنها در طول زمان در حال تغییر است. اشمیت بر اساس مشاهدات خود به این نتیجه رسید که برجستگی ها ابرهای گاز داغی هستند که توسط فوران های غول پیکر به جو خورشید پرتاب می شوند. با این حال، حتی پس از مشاهدات اشمیت، بسیاری از اخترشناسان هنوز هم پیش بینی های آتشین را یک توهم نوری می دانستند.

تنها پس از کسوف کامل 18 ژوئیه 1860 که در اسپانیا مشاهده شد، زمانی که بسیاری از ستاره شناسان برآمدگی های خورشیدی را با چشمان خود دیدند و Secchi ایتالیایی و دلار فرانسوی موفق شدند نه تنها طرحی از آنها بکشند، بلکه از آنها عکس بگیرند. در مورد وجود برجستگی ها تردید داشت.

تا سال 1860، یک طیف سنجی قبلاً اختراع شده بود - دستگاهی که با مشاهده قسمت مرئی طیف نوری، امکان تعیین ترکیب کیفی بدن را که طیف مشاهده شده از آن به دست می آید، ممکن می سازد. با این حال، در روز خورشید گرفتگی، هیچ یک از ستاره شناسان از طیف سنجی برای بررسی طیف برجستگی ها استفاده نکردند. آنها زمانی که کسوف تمام شده بود، طیف‌سنجی را به خاطر آوردند.

به همین دلیل است که در آماده سازی برای خورشید گرفتگی سال 1868، هر ستاره شناس یک طیف سنجی را در فهرست ابزارهای رصد قرار داد. ژول یانسن، دانشمند مشهور فرانسوی، هنگامی که برای رصد برجستگی ها به هند رفت، این وسیله را فراموش نکرد، جایی که طبق محاسبات ستاره شناسان بهترین شرایط برای رصد خورشید گرفتگی وجود داشت.

در لحظه ای که قرص درخشان خورشید به طور کامل توسط ماه پوشانده شد، ژول یانسن با استفاده از یک طیف سنجی، شعله های نارنجی قرمز متصاعد شده از سطح خورشید را بررسی کرد، علاوه بر سه خط آشنا، در طیف نیز مشاهده کرد. هیدروژن: قرمز، سبز-آبی و آبی، جدید، ناآشنا - زرد روشن. هیچ یک از مواد شناخته شده برای شیمیدانان آن زمان چنین خطی در بخشی از طیفی که ژول یانسن آن را کشف کرد، نداشت. همان کشف، اما در خانه در انگلستان، توسط ستاره شناس نورمن لاکیر انجام شد.

در 25 اکتبر 1868 آکادمی علوم پاریس دو نامه دریافت کرد. یکی از آنها که روز بعد از خورشید گرفتگی نوشته شده است، از گونتور، شهر کوچکی در سواحل شرقی هند، از ژول یانسن آمده است. نامه دیگری به تاریخ 20 اکتبر 1868 از انگلستان از طرف نورمن لاکیر بود.

نامه های دریافتی در نشستی با اساتید آکادمی علوم پاریس قرائت شد. در آنها، جولز یانسن و نورمن لاکیر، مستقل از یکدیگر، کشف همان "ماده خورشیدی" را گزارش کردند. Lockyer پیشنهاد کرد که این ماده جدید را که با استفاده از طیف‌سنجی در سطح خورشید یافت می‌شود، هلیوم از کلمه یونانی خورشید - هلیوس نامیده شود.

این تصادف باعث شگفتی نشست علمی اساتید فرهنگستان ها شد و در عین حال بر عینی بودن کشف یک ماده شیمیایی جدید گواهی داد. به افتخار کشف ماده مشعل های خورشیدی (برجستگی) مدال زده شد. در یک طرف این مدال پرتره هایی از یانسن و لاکیر و در سمت دیگر تصویری از آپولو خدای خورشید یونان باستان در ارابه ای که توسط چهار اسب کشیده شده است وجود دارد. زیر ارابه کتیبه ای به زبان فرانسوی بود: "تجزیه و تحلیل برآمدگی های خورشیدی در 18 اوت 1868".

در سال 1895، هنری مایرز، شیمیدان لندنی، توجه ویلیام رمزی، شیمیدان فیزیک مشهور انگلیسی، را به مقاله فراموش شده زمین شناس هیلدبراند جلب کرد. در این مقاله، هیلدبراند استدلال کرد که برخی از مواد معدنی کمیاب، هنگامی که در اسید سولفوریک گرم می شوند، گازی منتشر می کنند که نمی سوزد و از احتراق پشتیبانی نمی کند. از جمله این کانی‌های کمیاب، کلویت بود که توسط نوردنسکیولد، کاشف معروف سوئدی مناطق قطبی، در نروژ یافت شد.

رمزی تصمیم گرفت ماهیت گاز موجود در کلویت را بررسی کند. در تمام فروشگاه های شیمیایی لندن، دستیاران رمزی موفق شدند تنها ... یک گرم کلویت بخرند و فقط 3.5 شیلینگ برای آن بپردازند. رمزی پس از جداسازی چند سانتی‌متر مکعب گاز از مقدار کلویت به‌دست‌آمده و خالص‌سازی آن از ناخالصی‌ها، آن را با استفاده از طیف‌سنجی بررسی کرد. نتیجه غیرمنتظره بود: گاز آزاد شده از کلویت معلوم شد... هلیوم!

رمزی که به کشف خود اعتماد نداشت، به ویلیام کروکس، بزرگترین متخصص آنالیز طیفی در لندن در آن زمان، با درخواست مطالعه گاز جدا شده از کلویت مراجعه کرد.

کروکس گاز را بررسی کرد. نتیجه مطالعه کشف رمزی را تایید کرد. بنابراین در 23 مارس 1895، ماده ای در زمین کشف شد که 27 سال قبل در خورشید پیدا شده بود. در همان روز رمزی کشف خود را منتشر کرد و پیامی را به انجمن سلطنتی لندن و پیامی دیگر را برای شیمیدان مشهور فرانسوی آکادمیسین برتلو ارسال کرد. رمزی در نامه‌ای به برتلوت خواست تا کشف خود را به یک جلسه علمی از اساتید آکادمی پاریس گزارش کند.

15 روز پس از رمزی، مستقل از او، شیمیدان سوئدی لانگلایس هلیوم را از کلویت جدا کرد و مانند رمزی کشف هلیوم خود را به شیمیدان برتلو گزارش داد.

برای سومین بار هلیوم در هوا کشف شد، جایی که به گفته رمزی، باید از مواد معدنی کمیاب (کلویت و غیره) در هنگام تخریب و دگرگونی های شیمیایی روی زمین می آمد.

هلیوم نیز به مقدار کم در آب برخی از چشمه های معدنی یافت شد. به عنوان مثال، رمزی آن را در چشمه شفابخش کوترتس در کوه های پیرنه یافت، فیزیکدان انگلیسی جان ویلیام ریلی آن را در آب های چشمه های تفرجگاه معروف باث یافت، فیزیکدان آلمانی قیصر هلیوم را در چشمه های جاری کشف کرد. کوه های جنگل سیاه با این حال، هلیوم به وفور در برخی از مواد معدنی یافت شد. در سامارسکیت، فرگوسونیت، کلمبیت، مونازیت و اورانیت یافت می شود. ماده معدنی توریانیت از جزیره سیلان حاوی مقادیر بالایی از هلیم است. یک کیلوگرم توریانیت با گرم شدن قرمز، 10 لیتر هلیوم آزاد می کند.

به زودی کشف شد که هلیوم فقط در مواد معدنی حاوی اورانیوم و توریم رادیواکتیو یافت می شود. پرتوهای آلفا که از برخی عناصر رادیواکتیو ساطع می شوند چیزی جز هسته اتم های هلیوم نیستند.

از تاریخ ...

خواص غیرمعمول آن استفاده گسترده از هلیوم را برای اهداف مختلف ممکن می سازد. اولین مورد، کاملا منطقی، بر اساس سبکی آن، استفاده در بالن ها و کشتی های هوایی است. علاوه بر این، بر خلاف هیدروژن، انفجاری نیست. این خاصیت هلیوم توسط آلمانی ها در جنگ جهانی اول در کشتی های هوایی جنگی مورد استفاده قرار گرفت. نقطه ضعف استفاده از آن این است که یک کشتی هوایی پر از هلیوم به اندازه یک کشتی هیدروژنی پرواز نمی کند.

در طول جنگ جهانی اول، فرماندهی آلمان از کشتی‌های هوایی (زپلین) برای بمباران شهرهای بزرگ، عمدتاً پایتخت‌های انگلستان و فرانسه استفاده کرد. برای پر کردن آنها از هیدروژن استفاده شد. بنابراین، مبارزه با آنها نسبتاً ساده بود: یک پرتابه آتش زا که به پوسته کشتی هوایی برخورد کرد، هیدروژن را مشتعل کرد، که فورا شعله ور شد و دستگاه سوخت. از 123 کشتی هوایی ساخته شده در آلمان در طول جنگ جهانی اول، 40 فروند توسط گلوله های آتش زا سوختند. اما یک روز ستاد کل ارتش بریتانیا از پیامی با اهمیت ویژه غافلگیر شد. اصابت مستقیم گلوله های آتش زا به زپلین آلمان ناموفق بود. کشتی هوایی آتش نگرفت، اما به آرامی با مقداری گاز ناشناخته بیرون رفت و به عقب پرواز کرد.

کارشناسان نظامی گیج شده بودند و علیرغم بحث فوری و مفصل در مورد موضوع غیر قابل اشتعال زپلین از گلوله های آتش زا، نتوانستند توضیح لازم را بیابند. این معما توسط شیمیدان انگلیسی ریچارد ترلفال حل شد. او در نامه ای به دریاسالاری بریتانیا نوشت: «... من معتقدم که آلمانی ها راهی برای تولید هلیوم در مقادیر زیاد اختراع کرده اند و این بار پوسته زپلین خود را نه مانند همیشه با هیدروژن، بلکه با هیدروژن پر کردند. هلیوم..."

با این حال، اعتبار استدلال های ترلفال با این واقعیت کاهش یافت که هیچ منبع مهمی از هلیوم در آلمان وجود نداشت. درست است که هلیوم در هوا موجود است، اما مقدار کمی از آن در هوا وجود دارد: یک متر مکعب هوا تنها حاوی 5 سانتی متر مکعب هلیوم است. دستگاه تبرید سیستم Linde که چند صد متر مکعب هوا را در یک ساعت به مایع تبدیل می کند، در این مدت نمی تواند بیش از 3 لیتر هلیوم تولید کند.

3 لیتر هلیوم در ساعت! و برای پر کردن یک زپلین به 5-6 هزار متر مکعب نیاز دارید. متر برای به دست آوردن چنین مقدار هلیوم، یک ماشین لیند باید بدون توقف برای حدود دویست سال کار می کرد؛ دویست دستگاه از این قبیل مقدار مورد نیاز هلیوم را در یک سال به دست می آورد. ساخت 200 کارخانه برای تبدیل هوا به مایع برای تولید هلیوم از نظر اقتصادی بسیار زیان آور و عملا بیهوده است.

شیمیدانان آلمانی هلیوم را از کجا تهیه کردند؟

این موضوع، همانطور که بعدا مشخص شد، نسبتاً ساده حل شد. مدت‌ها قبل از جنگ، به شرکت‌های کشتیرانی آلمانی که کالاها را به هند و برزیل حمل می‌کردند، دستور داده شد که کشتی‌های بازگشتی را نه با بالاست معمولی، بلکه با ماسه مونازیت که حاوی هلیوم است، بارگیری کنند. بنابراین ، ذخیره ای از "مواد خام هلیوم" ایجاد شد - حدود 5 هزار تن شن و ماسه مونازیت که از آن هلیوم برای زپلین ها به دست آمد. علاوه بر این، هلیوم از آب چشمه معدنی ناوهیم استخراج می شد که تا 70 متر مکعب آب می داد. متر هلیوم روزانه

حادثه زپلین نسوز انگیزه ای برای جستجوهای جدید برای هلیوم بود. شیمیدانان، فیزیکدانان و زمین شناسان به شدت شروع به جستجوی هلیوم کردند. ناگهان ارزش زیادی پیدا کرد. در سال 1916، 1 متر مکعب هلیوم 200000 روبل طلا، یعنی 200 روبل در هر لیتر قیمت داشت. اگر در نظر بگیریم که یک لیتر هلیوم 0.18 گرم وزن دارد، 1 گرم آن بیش از 1000 روبل قیمت دارد.

هلیوم هدف شکار بازرگانان، دلالان و دلالان سهام شد. هلیم به مقدار قابل توجهی در گازهای طبیعی خارج شده از روده های زمین در آمریکا، در ایالت کانزاس، جایی که پس از ورود آمریکا به جنگ، یک کارخانه هلیوم در نزدیکی شهر فورت ورث ساخته شد، کشف شد. اما جنگ پایان یافت، ذخایر هلیوم بلااستفاده ماند، هزینه هلیوم به شدت کاهش یافت و در پایان سال 1918 به حدود چهار روبل در هر متر مکعب رسید.

هلیوم به دست آمده با چنین دشواری توسط آمریکایی ها تنها در سال 1923 برای پر کردن کشتی هوایی صلح آمیز Shenandoah مورد استفاده قرار گرفت. این اولین و تنها کشتی باری-مسافر هوایی پر از هلیوم در جهان بود. با این حال ، "زندگی" او کوتاه مدت بود. دو سال پس از تولد، شناندوا در اثر طوفان ویران شد. 55 هزار متر مکعب متر، تقریباً کل ذخایر جهانی هلیوم، که طی شش سال جمع آوری شده بود، طی طوفانی که تنها 30 دقیقه به طول انجامید، بدون هیچ اثری در جو پراکنده شد.

کاربرد هلیوم

هلیوم در طبیعت

بیشتر زمینی هلیومدر طی تجزیه رادیواکتیو اورانیوم-238، اورانیوم-235، توریم و محصولات ناپایدار تجزیه آنها تشکیل می شود. با تجزیه آهسته ساماریوم-147 و بیسموت، مقادیر غیر قابل مقایسه کمتری هلیوم تولید می شود. همه این عناصر فقط ایزوتوپ سنگین هلیوم - He 4 - را تولید می کنند که اتم های آن را می توان بقایای ذرات آلفا مدفون در پوسته ای از دو الکترون جفتی - در یک دوتایی الکترونی در نظر گرفت. در دوره‌های اولیه زمین‌شناسی، احتمالاً مجموعه‌ای از عناصر رادیواکتیو دیگری وجود داشته‌اند که قبلاً از روی زمین ناپدید شده بودند و سیاره را با هلیوم اشباع کرده بودند. یکی از آنها سری نپتونیوم بود که اکنون به طور مصنوعی بازسازی شده است.

با توجه به مقدار هلیوم محبوس شده در سنگ یا کانی، می توان سن مطلق آن را قضاوت کرد. این اندازه گیری ها بر اساس قوانین واپاشی رادیواکتیو است: برای مثال، نیمی از اورانیوم 238 به هلیومو سرب.

هلیومبه آرامی در پوسته زمین انباشته می شود. یک تن گرانیت حاوی 2 گرم اورانیوم و 10 گرم توریم تنها 0.09 میلی گرم هلیوم در طول یک میلیون سال تولید می کند - نیم سانتی متر مکعب. تعداد بسیار کمی از مواد معدنی غنی از اورانیوم و توریم دارای محتوای هلیوم بسیار بالایی هستند - چندین سانتی متر مکعب هلیوم در هر گرم. با این حال، سهم این مواد معدنی در تولید هلیوم طبیعی نزدیک به صفر است، زیرا آنها بسیار نادر هستند.

هلیوم کمی در زمین وجود دارد: 1 متر مکعب هوا حاوی تنها 5.24 سانتی متر مکعب هلیوم است و هر کیلوگرم ماده زمینی حاوی 0.003 میلی گرم هلیم است. اما از نظر شیوع در جهان، هلیوم بعد از هیدروژن در رتبه دوم قرار دارد: هلیوم حدود 23 درصد از جرم کیهانی را تشکیل می دهد. تقریباً نیمی از کل هلیوم در پوسته زمین، عمدتاً در پوسته گرانیتی آن، که ذخایر اصلی عناصر رادیواکتیو را در خود جمع کرده است، متمرکز شده است. محتوای هلیوم در پوسته زمین کم است - 3×10-7٪ جرمی. هلیوم در انباشته شدن گاز آزاد در زیر خاک و در روغن ها تجمع می یابد. چنین ذخایری به مقیاس صنعتی می رسد. حداکثر غلظت هلیوم (10-13٪) در انباشت گاز آزاد و گازهای معادن اورانیوم و (20-25٪) در گازهایی که خود به خود از آب های زیرزمینی آزاد می شوند یافت شد. هر چه سن سنگ های رسوبی گازدار بیشتر باشد و میزان عناصر رادیواکتیو در آنها بیشتر باشد، هلیوم در ترکیب گازهای طبیعی بیشتر است.

استخراج هلیوم

هلیوم در مقیاس صنعتی از گازهای طبیعی و نفتی با ترکیب هیدروکربن و نیتروژن تولید می شود. بر اساس کیفیت مواد خام، ذخایر هلیوم به موارد زیر تقسیم می شوند: غنی (محتوای او > 0.5٪ حجمی). معمولی (0.10-0.50) و ضعیف< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

ذخایر جهانی هلیوم 45.6 میلیارد متر مکعب است. ذخایر بزرگ در ایالات متحده (45٪ از منابع جهانی) و پس از آن روسیه (32٪)، الجزایر (7٪)، کانادا (7٪) و چین (4٪) قرار دارند.
ایالات متحده همچنین در تولید هلیوم (140 میلیون متر مکعب در سال) پیشتاز است و پس از آن الجزایر (16 میلیون متر مکعب) قرار دارد.

روسیه در رتبه سوم جهان قرار دارد - 6 میلیون متر مکعب در سال. کارخانه هلیوم اورنبورگ در حال حاضر تنها منبع داخلی تولید هلیوم است و تولید گاز در حال کاهش است. در این راستا، میادین گازی در شرق سیبری و خاور دور با غلظت بالای هلیوم (تا 0.6٪) از اهمیت ویژه ای برخوردار است. یکی از امیدوار کننده ترین آنها کوویکتا در هکتار است میدان میعانات گازی واقع در شمال منطقه ایرکوتسک است. به گفته کارشناسان، حدود 25 درصد از کل جهان را شامل می شود x ذخایر هلیوم

نام نشانگر	هلیوم (درجه A) (طبق TU 51-940-80)	هلیوم (درجه B) (طبق TU 51-940-80)	هلیوم با خلوص بالا، درجه 5.5 (طبق TU 0271-001-45905715-02)	هلیوم با خلوص بالا، درجه 6.0 (طبق TU 0271-001-45905715-02)
هلیوم، نه کمتر
نیتروژن، نه بیشتر
اکسیژن + آرگون
نئون، هیچ چیز بیشتر
بخار آب، نه بیشتر
هیدروکربن، نه بیشتر
CO2 + CO، نه بیشتر
هیدروژن، نه بیشتر

ایمنی

- هلیوم سمی نیست، قابل اشتعال نیست، انفجاری نیست
- استفاده از هلیوم در هر مکان شلوغ مجاز است: در کنسرت ها، رویدادهای تبلیغاتی، استادیوم ها، مغازه ها.
– گاز هلیم از نظر فیزیولوژیکی بی اثر است و برای انسان خطری ندارد.
هلیوم برای محیط زیست خطرناک نیست، بنابراین خنثی سازی، بازیافت و دفع بقایای آن در سیلندرها ضروری نیست.
هلیوم بسیار سبک تر از هوا است و در لایه های بالایی جو زمین پخش می شود.

هلیوم (درجات A و B مطابق با TU 51-940-80)
نام فنی	گاز هلیوم
فرمول شیمیایی
شماره OON
کلاس خطر حمل و نقل
مشخصات فیزیکی
حالت فیزیکی	در شرایط عادی - گاز
چگالی، کیلوگرم بر متر مکعب	در شرایط عادی (101.3 کیلو پاسکال، 20 درجه سانتیگراد)، 1627
نقطه جوش، C در 101.3 کیلو پاسکال
دمای نقطه 3 و فشار تعادل آن C, (mPa)
حلالیت در آب	ناچیز
خطر آتش سوزی و انفجار	ضد آتش و انفجار
پایداری و واکنش پذیری
ثبات	پایدار
واکنش پذیری	گاز بی اثر
خطر برای انسان
اثرات سمی	غیر سمی
خطر زیست محیطی	هیچ اثر مضری بر محیط زیست ندارد
امکانات	هر وسیله ای اعمال می شود

ذخیره سازی و حمل و نقل هلیوم

گاز هلیوم را می توان با تمام روش های حمل و نقل مطابق با قوانین حمل و نقل کالا در یک روش حمل و نقل خاص حمل کرد. حمل و نقل در سیلندرها و ظروف مخصوص فولاد قهوه ای برای حمل هلیوم انجام می شود. هلیوم مایع در کشتی های حمل و نقل مانند STG-40، STG-10 و STG-25 با حجم های 40، 10 و 25 لیتر حمل می شود.

قوانین حمل و نقل سیلندر با گازهای فنی

حمل و نقل کالاهای خطرناک در فدراسیون روسیه توسط اسناد زیر تنظیم می شود:

1. "قوانین حمل و نقل کالاهای خطرناک از طریق جاده" (طبق دستورات وزارت حمل و نقل فدراسیون روسیه به تاریخ 11 ژوئن 1999 شماره 37، مورخ 14 اکتبر 1999 شماره 77؛ ثبت شده در وزارت حمل و نقل فدراسیون روسیه. دادگستری فدراسیون روسیه در 18 دسامبر 1995، شماره ثبت 997).

2. «توافقنامه اروپایی در مورد حمل بین‌المللی کالاهای خطرناک از طریق جاده» (ADR)، که روسیه در 28 آوریل 1994 رسماً به آن ملحق شد (فرمان شماره 76 دولت RF مورخ 02/03/1994).

3. «قوانین راه» (مقررات راهنمایی و رانندگی 2006)، یعنی ماده 23.5 که مقرر می دارد «حمل و نقل... کالاهای خطرناک... طبق قوانین خاصی انجام می شود».

4. "کد فدراسیون روسیه در مورد تخلفات اداری"، ماده 12.21 قسمت 2 که مسئولیت نقض قوانین حمل و نقل کالاهای خطرناک را در قالب "جریمه اداری برای رانندگان به مبلغ یک تا سه برابر حداقل مزد یا محرومیت از حق رانندگی وسایل نقلیه برای مدت یک تا سه ماه و برای مقامات مسئول حمل و نقل از ده تا بیست برابر حداقل دستمزد.

طبق بند 3، بند 1.2، "قوانین در مورد حمل و نقل مقدار محدودی از مواد خطرناک روی یک وسیله نقلیه که حمل و نقل آن می تواند به عنوان حمل و نقل محموله غیرخطرناک تلقی شود، اعمال نمی شود." همچنین توضیح می دهد که "مقدار محدودی از کالاهای خطرناک در الزامات حمل و نقل ایمن نوع خاصی از کالاهای خطرناک تعیین می شود. هنگام تعیین آن، می توان از الزامات توافقنامه اروپایی در مورد حمل بین المللی کالاهای خطرناک استفاده کرد. (ADR) بنابراین، مسئله حداکثر مقدار مواد قابل حمل به عنوان کالاهای غیرخطرناک به مطالعه بخش 1.1.3 ADR می رسد، که استثناهایی را از قوانین اروپایی برای حمل و نقل کالاهای خطرناک مرتبط با شرایط مختلف ایجاد می کند.

بنابراین، برای مثال، مطابق با بند 1.1.3.1 «مفاد ADR برای حمل و نقل کالاهای خطرناک توسط افراد خصوصی، زمانی که این کالاها برای خرده فروشی بسته بندی شده و برای مصرف شخصی آنها در نظر گرفته شده است، اعمال نمی شود. استفاده، اوقات فراغت یا ورزش، مشروط بر اینکه اقداماتی برای جلوگیری از نشت محتویات در شرایط عادی حمل و نقل انجام شده باشد.»

با این حال، گروهی از معافیت ها که به طور رسمی توسط قوانین حمل و نقل کالاهای خطرناک به رسمیت شناخته شده اند، معافیت هایی هستند که با مقادیر حمل شده در یک واحد حمل و نقل مرتبط هستند (بند 1.1.3.6).

همه گازها بر اساس طبقه بندی ADR در دسته دوم مواد طبقه بندی می شوند. گازهای غیر قابل اشتعال و غیر سمی (گروه A - خنثی و O - اکسید کننده) در دسته سوم حمل و نقل قرار می گیرند که حداکثر مقدار آن به 1000 واحد محدود می شود. بسیار قابل اشتعال (گروه F) - تا دوم، با حداکثر مقدار محدود به 333 واحد. منظور از واحد در اینجا 1 لیتر از ظرفیت ظرف حاوی گاز فشرده یا 1 کیلوگرم گاز مایع یا محلول است. بنابراین حداکثر مقدار گاز قابل حمل در یک واحد حمل و نقل به عنوان محموله غیرخطرناک به شرح زیر است: