Helium: zog, yam ntxwv, daim ntawv thov

Helium - inert paus ntawm pab pawg neeg 18 ntawm lub periodic rooj. Qhov no yog tus thib ob lightest caij tom qab hydrogen. Helium - roj tsis muaj xim, tsis hnov tsw thiab saj uas yuav kua ib tug kub ntawm -268,9 ° C. ib kub npau npau taw tes thiab nws cov khov taw tes qis tshaj uas muaj lwm yam paub substance. Nws yog ib lub xwb lub caij uas tsis solidify nrog txias ntawm tej atmospheric siab. Nws tau tsiv mus rau lub khoom hauv lub xeev yuav tsum muaj 25 atmospheres, nyob ib tug kub ntawm 1 K.

Keeb kwm ntawm foundations

Helium twb pom nyob rau hauv cov roj cua puag ncig lub hnub, lub Fabkis astronomer Pierre Zhansenom tias nyob rau hauv 1868 thaum lub sij hawm ib tug dab noj hnub pom muaj ib tug kaj daj kab nyob rau hauv lub spectrum ntawm lub hnub ci chromosphere. Chiv nws twb assumed tias qhov no kab nruab nrab yog cov caij sodium. Nyob rau hauv tib lub xyoo, English astronomer Dzhozef Norman Lockyer pom daj kab nyob rau hauv lub hnub ci spectrum, uas tsis sib haum mus rau lub npe hu sodium kab d ₁ thiab D _2, thiab yog li ntawd nws yog hu nws ib tug kab D _3. Lockyer xaus lus hais tias nws yog tshwm sim los ib yam khoom uas nyob rau hauv lub hnub tsis paub hais tias nyob rau hauv lub ntiaj teb. Nws thiab chemist Edward Frankland nyob rau hauv lub title caij siv cov Greek lub npe 'Helios' tiv tshav ntuj kub

Nyob rau hauv 1895, lub British chemist Sir Uilyam Ramzay tau muaj pov thawj rau hauv lub hav zoov ntawm Helium rau lub ntiaj teb. Nws tau txais cov qauv cleveite uranium-kev coj tus kheej cov zaub mov, thiab tom qab coj cov gases tsim thaum lub sij hawm cov cua kub, nws yog pom tias kaj daj kab nyob rau hauv lub spectrum coincides nrog rau txoj kab D _3, pom nyob rau hauv lub hnub ci spectrum. Yog li, ib tug tshiab lub caij thaum kawg ntsia. Nyob rau hauv 1903 Ramsay thiab Frederick Soddy pom tias Helium yog ib yam khoom ntawm tus txawj lwj ntawm tej tshuaj.

Faib nyob rau hauv cov xwm

Cov pawg ntawm Helium yog hais txog 23% ntawm tag nrho cov loj ntawm lub ntug, thiab lub caij yog tus thib ob feem ntau nyob rau hauv qhov chaw. Nws yog feeb meej nyob rau hauv cov hnub qub, nyob qhov twg hydrogen yog tsim los ntawm lub resulting fusion. Txawm hais tias Helium nyob rau hauv cov cua yog nyob rau hauv ib tug concentration ntawm 1 ib feem mus rau 200 th. (5 ppm) thiab yog muaj nyob rau hauv me me ntawm tej zaub mov, meteorite caj pas, raws li zoo li mineral qhov chaw, loj nyiaj ntawm lub caij nyob rau hauv lub tebchaws United States (tshwj xeeb tshaj yog nyob rau hauv Texas, New Mexico City, Kansas, Oklahoma, Utah, thiab Arizona) raws li kev tivthaiv (rau 7.6%) ntawm tej yam ntuj tso pa. Me me thiab nws reserves nrhiav tau nyob rau hauv Australia, Algeria, Poland, Qatar thiab Russia. Nyob rau hauv lub kiav txhab Helium concentration yog tsuas hais txog 8 ppb.

isotopes

Cov tub ntxhais ntawm txhua tus ntawm cov Helium atom muaj ob protons, tab sis, raws li nrog rau lwm cov ntsiab, nws muaj isotopes. Lawv muaj los ntawm ib tug mus rau neutrons, li ntawd, lawv loj tus xov tooj xws li los ntawm peb mus rau yim. Ruaj ntawm cov no yog cov ntsiab uas nws hnyav yog txiav txim los ntawm Helium atomic tooj 3 ⁽³ Nws) thiab 4 ⁽⁴ Nws). Tag nrho lwm cov neeg thiab sai heev lwj rau hauv lwm yam. Lub ntiaj teb Helium yog tsis ib tug thawj feem ntawm cov ntiaj chaw, nws twb tsim raws li ib tug tshwm sim ntawm tej lwj. Alpha hais tawm txim liab los ntawm nuclei ntawm tej hnyav tshuaj yog isotope ⁴ Nws nucleus. Helium tsis noog nyob rau hauv loj qhov ntau nyob rau hauv cov cua, vim hais tias lub ntiaj teb lub ntiajteb txawj nqus yog tsis txaus los tiv thaiv nws los ntawm progressively to rau hauv qhov chaw. Ib co kua nplaum ntawm ³ Nws nyob rau hauv lub ntiaj teb no yog piav tsis zoo beta lwj hydrogen tsawg-3 caij (tritium). ⁴ Nws yog tus tshaj ntawm ruaj isotopes: ⁴ piv ntawm Nws atoms mus rau lub ³ Nws yog hais txog 700 txhiab rau 1 cua thiab hais txog 7 lab los ntawm 1 nyob rau hauv ib co Helium-nplua nuj minerals ..

Lub cev thaj chaw ntawm Helium

kub thiab melting point ntawm cov khoom no yog qis tshaj. Vim li no, Helium tshwm sim raws li ib tug roj tsuas yog nyob rau hauv cov huab tej yam kev mob. Nws gas yog yaj nyob rau hauv dej tsawg tshaj li uas ntawm lwm yam roj, thiab tus nqi ntawm diffusion los ntawm cov khoom cev yog peb lub sij hawm ntau tshaj li uas ntawm huab cua. Nws refractive index ntawm lub ze tshaj txuas 1.

Lub thermal conductivity ntawm lub Helium yog zaum ob tsuas yog mus hydrogen thermal conductivity, tej thaum tshav kub kub thiab nws extraordinarily siab. Thaum zoo tib yam kub nws yog rhuab thaum lub sij hawm expansion, thiab hauv qab no 40 K - txias. Yog li ntawd, nyob T <40 K Helium yuav hloov dua siab tshiab rau hauv ib lub kua los ntawm expanding.

Caij yog ib qho insulator, Yog hais tias yog tsis nyob rau hauv lub ionized lub xeev. Raws li nrog rau lwm cov noble gases, Helium muaj ib tug metastable zog uas tso cai rau nws yuav tsum tau ionized los ntawm ib tug hluav taws xob paug thaum ib tug voltage yog hauv qab no lub ionization peev xwm.

Helium-4 yog cim rau qhov hais tias nws muaj ob tug kua cov ntaub ntawv. Li ib txwm hu ua Helium kuv thiab tshwm sim nyob rau hauv kub xws li los ntawm cov kub point ntawm 4.21 K (-268,9 ° C) mus txog 2,18 K (-271 ° C). Lower thermal conductivity ntawm 2,18 K ⁴ Nws ua 1000 lub sij hawm ntau tshaj li uas ntawm tooj liab. Qhov no daim ntawv yog hu ua Helium II, kom paub qhov txawv nws los ntawm qhov dog dig. Nws tau superfluid: viscosity yog li ntawd cov uas tsis muaj hais tias nws yuav tsis yuav ntsuas. Helium II kis mus rau hauv ib tug nyias zaj duab xis nyob rau qhov chaw ntawm tej yam khoom uas uas yog muaj kev txhawj xeeb, thiab qhov no zaj duab xis yog ntws tsis muaj kev sib txhuam txawm tiv thaiv lub ntiajteb txawj nqus.

Tsawg tshaj Helium-3 Cov ntaub ntawv peb sib txawv kua theem, ob tug uas yog superfluid. Superfluidity nyob rau hauv ⁴ Nws twb nrhiav tau los ntawm Soviet physicist Petrom Leonidovichem Kapitsey nyob rau hauv nruab nrab-1930s, thiab tib lub phenomenon nyob rau hauv lub ³ Nws twb xub pom los ntawm Douglas D. Osheroff, David M. Lee, thiab Robert C. Richardson ntawm lub tebchaws United States nyob rau hauv 1972.

Ib cov kua sib tov ntawm ob isotopes ntawm Helium-3 thiab -4 ntawm kub hauv qab no 0.8 K (-272.4 ° C) yog muab faib ua ob khaubncaws sab nraud povtseg - ib tug tseem zoo ntshiab ³ Nws thiab ⁴ Nws sib tov nrog 6% ntawm Helium-3. Xaus ntawm ³ Nws nyob rau hauv ⁴ Nws yog nrog los ntawm cov cua txias nyhuv uas yog siv nyob rau hauv cryostat lug nyob rau hauv uas lub Helium kub hauv qab no yog 0.01 K (-273,14 ° C) thiab khaws cia rau ib ob peb hnub.

kev sib txuas

Nyob rau hauv tej yam kev mob, Helium yog sib inert. Nyob rau hauv cov huab muaj peev xwm tsim ib tug compound caij uas nyob rau ntawm ib txwm kub thiab siab ntsuas tsis ruaj khov. Piv txwv li, Helium yuav tsim tebchaw nrog iodine, tungsten, fluorine, phosphorus thiab leej faj, thaum raug rau ib tug hluav taws xob glow paug los yog los ntawm electron bombardment nyob rau hauv cov ntshav lub xeev. Yog li ntawd nws yog tsim HeNe, HgHe _10, WHe ₂ thiab molecular ions Nws ₂ ⁺ ₂ Tsis ^++, Heh ⁺ thiab HeD ^+. Cov txheej txheem no kuj tau ib tug nruab nrab molecule Nws ₂ thiab HgHe.

ntshav

Nyob rau hauv lub qab ntuj khwb advantageously faib ionized Helium, uas nws cov khoom txawv tshuam los ntawm lub molecular. Lub electrons thiab protons twb tsis txuas, thiab nws muaj ib tug heev hluav taws xob conductivity txawm nyob rau hauv ib tug ib nrab ionized lub xeev. Nyob rau them hais no mas los ntawm magnetic thiab hluav taws xob teb. Piv txwv li, nyob rau hauv lub hnub ci cua nrog Helium ions nrog lub ionized hydrogen magnetosphere ntiaj teb, ua rau cov aurora borealis.

Tus foundations ntawm deposits nyob rau hauv lub US

Tom qab drilling nyob rau hauv 1903 nyob rau hauv Dexter, Kansas, nws twb tau los ntawm uas tsis yog-flammable roj. Chiv, nws twb tsis paub hais tias nws muaj Helium. Uas roj twb pom, qhia lub xeev Erasmus Haworth geologist, uas tau sau nws mus kuaj thiab lub University of Kansas ntawm chemists Kedi Gamiltona thiab David McFarland pom hais tias nws muaj 72% nitrogen, 15% methane, 1% hydrogen thiab 12% twb tsis tau. Tom qab koj siv lub tom ntej tsom xam, kev soj ntsuam pom tias 1,84% ntawm cov qauv ntawm Helium. Yog li ntawd peb paub hais tias qhov no tshuaj caij yog tam sim no nyob rau hauv loj qhov ntau nyob rau hauv lub depths ntawm lub Great Plains, qhov twg nws yuav tau muab rho tawm los ntawm tej yam ntuj tso pa.

muaj ntau lawm

Qhov no tau ua rau lub tebchaws United States lub ntiaj teb no tus zus tau tej cov Helium thawj coj. Thaum lub suggestion los ntawm Sir Richard Threlfall, lub US Navy nyiaj peb me me tsav cog los tsim no caw thaum cov thawj lub ntiaj teb ua tsov ua rog los xyuas kom meej qhov barrage balloons khaub-ncaws nyias uas tsis yog-flammable lifting roj. Raws li qhov kev pab cuam tau ua nyob rau hauv tag nrho cov ntawm 5700 m ³ 92 rau ib xees Nws, txawm tias qhov no twb tau tsuas yog nyob rau yam tsawg 100 litres ntawm cov roj. Ib feem ntawm tus nqi no yog siv nyob rau hauv lub ntiaj teb no tus thawj Helium airship lub US Navy C-7, uas ua rau nws hluas nkauj voyage los ntawm Hampton Txoj kev (Virginia) ntawm Bolling Teb (Washington, DC) Hlis ntuj nqeg 7, 1921.

Txawm tias tus txheej txheem ntawm tsawg kub kua roj nyob rau ntawm lub sij hawm twb tsis txaus tsim los yuav tseem ceeb thaum lub sij hawm thawj lub ntiaj teb ua tsov ua rog, ntau lawm txuas ntxiv. Helium yog feem ntau siv raws li ib tug nqa roj nyob rau hauv aircraft. Kev thov rau nws muaj ntau zog thaum lub sij hawm ob ntiaj teb rog thaum nws siv nrog ib tug shielded arc welding. Lub caij kuj muaj yam tseem ceeb heev nyob rau hauv cov creation ntawm lub atomic foob pob "Manhattan".

US National cia

Nyob rau hauv 1925, lub tebchaws United States tsoom fwv tsim lub National cia ntawm Helium nyob rau hauv Amarillo, Texas, muab cov tub rog airships nyob rau hauv lub sij hawm ua tsov ua rog thiab coj mus muag airships nyob rau hauv peacetime. Kev siv cov roj poob tom qab lub ntiaj teb ob, tab sis lub Tshuag twb tau nce nyob rau hauv 1950 rau muab, cov lwm yam, nws khoom siv raws li ib tug coolant siv nyob rau hauv qhuav ntawm oxygen-hydrogen propellant thaum lub sij hawm qhov chaw haiv neeg thiab tus mob khaub thuas ua tsov ua rog. Kev siv cov Helium nyob rau hauv lub tebchaws United States nyob rau hauv 1965, yim lub sij hawm siab tshaj cov ncov noj nyob rau hauv wartime.

Tom qab tus me nyuam ntawm txoj cai rau Helium 1960 Mining Bureau streak 5 private tuam txhab uas muag mus rau extract lub caij ntawm tej yam ntuj tso pa. Qhov kev pab no ua tau 425-km pipeline mus cuag cov nroj tsuag nrog rau tsoom fwv cov depleted roj teb nyob ze Amarillo, Texas. Helium-nitrogen sib tov pumped rau hauv underground cia, thiab tseem muaj kom txog thaum tsis muaj kev xav tau nyob rau hauv nws.

Los ntawm 1995, lub volume ntawm Tshuag twb tau koom ua ke billion cubic meters, thaum lub sij hawm cov nuj nqis ntawm lub teb chaws lub zeem cia ntawm 1.4 billion dollars, uas sim hawm caij nyoog lub US Congress nyob rau hauv 1996 mus rau theem tawm ntawm nws. Ua raws li cov me nyuam los tu nyob rau hauv 1996 ntawm txoj cai rau lub Privatization ntawm Helium Ministry of Natural Resources launched ib tug liquidation cia nyob rau hauv 2005.

Huv si thiab ntau lawm

Helium ua kom txog rau thaum 1945 xyoo muaj ib tug kev coj dawb huv ntawm txog 98%, lwm leej lwm tus 2% yog nyob rau hauv lub nitrogen uas yog txaus rau airships. Nyob rau hauv 1945, nws ua ib tug me me npaum li cas ntawm 99.9 feem pua ntawm cov roj rau siv nyob rau hauv arc welding. Los ntawm 1949, lub purity ntawm lub resulting caij tau mus txog 99,995%.

Rau ntau xyoo hauv lub tebchaws United States ua ntau tshaj li 90% ntawm lub ntiaj teb coj mus muag Helium. Txij li thaum 2004, txhua txhua xyoo nws twb ua hauj lwm tawm 140 lab m ^3, 85% ntawm uas tshwm sim nyob rau hauv lub tebchaws United States, 10% twb nqa tawm nyob rau hauv Algeria, thiab tus so - nyob rau hauv Russia thiab Poland. Lub ntsiab qhov chaw ntawm Helium nyob rau hauv lub ntiaj teb no yog tej yam ntuj tso roj teb ntawm Texas, Oklahoma thiab Kansas.

Cov txheej txheem rau muab

Helium (purity 98,2%) yog zoo los ntawm cov liquefaction ntawm natural gas los ntawm lwm yam rau cov uas tsis muaj peevxwm thiab thaum muaj kev kub ntxhov siab. Lub adsorption ntawm lwm yam gases txias tshuab txais carbon peev xwm ua tau lub purity ntawm 99,995%. Ib tug me me npaum li cas ntawm Helium ua thaum lub sij hawm huab cua liquefaction rau ib tug loj scale. Ntawm 900 tonnes ntawm huab cua muaj peev xwm tau txais txog 3.17 cubic meters. m roj.

Liaj teb ntawm daim ntawv thov

Noble roj tau thov nyob rau hauv ntau yam teb.

• Helium, uas cov khoom cia kom tau tsawg kawg nkaus kub, yog siv raws li ib tug txias neeg sawv cev nyob rau hauv LHC, MRI superconducting magnet apparatuses thiab nuclear magnetic resonance spectrometers, satellite khoom, raws li zoo raws li rau qhov liquefaction ntawm oxygen thiab hydrogen nyob rau hauv cuaj luaj "Apollo".
• Raws li cov inert roj rau Vuam txhuas thiab lwm tus neeg. Co nyob rau hauv qhov siv thiab ua semiconductors thiab kho qhov muag fibers.
• .. Mus tsim siab nyob rau hauv cov roj tso tsheb hlau luam ntawm foob pob ua ntxaij xyaw, tshwj xeeb yog cov kev khiav hauj lwm nyob rau hauv cov kua hydrogen, t tsuas Helium roj preserves nws lub xeev ntawm aggregation thaum hydrogen tseem kua);
• Nws-Tsis gas lasers yog siv los luam theej duab cov barcode rau lub chaw ua hauj lwm nyob rau hauv supermarkets.
• Helium-ion tshuab tso cai rau koj kom tau qhov zoo tshaj plaws cov duab tshaj hluav taws xob.
• Vim lub high school lub permeability ntawm lub noble pa roj yog siv los mus ntsuam xyuas txia, piv txwv li nyob rau hauv lub tsheb huab cua txias, raws li zoo raws li sai filling cov airbag raws li qhov kev sib tsoo.
• Tsis tshua muaj ceev tso cai hniav khoom uas muaj cov Helium. Lub inert pa roj yog hloov heev hydrogen gas nyob rau hauv airships thiab balloons. Piv txwv li, nyob rau hauv huab cua, Helium balloons yog siv los tsa lub xab ntsuas.
• Lub cryogenic coolant yog siv, txij li thaum tus kub ntawm cov tshuaj lub caij nyob rau hauv qhov tsawg kawg nkaus tau kua hauv lub xeev.
• Helium, uas cov khoom muab nws ib tug uas tsis muaj reactivity thiab dej solubility (thiab cov ntshav), nyob rau hauv ib tug sib tov nrog rau oxygen tau pom daim ntawv thov nyob rau hauv ua pa formulations rau scuba nyiab loj thiab tuav caisson ua hauj lwm.
• Meteorites thiab cov pob zeb no yog analyzed rau cov ntsiab lus ntawm no lub caij los mus txiav txim lawv lub hnub nyoog.

Helium: lub zog ntawm cov caij

Nws lub ntsiab lub zog yog raws li nram no:

• Atomic tooj: 2.
• Tus txheeb ze loj ntawm lub Helium atom: 4,0026.
• Melting point: tsis muaj.
• Kub point: -268,9 ° C.
• Ceev (1 atm, 0 ° C): 0,1785 g / n.
• oxidation xeev 0.