новости бизнеса
компании и предприятия
нефтехимические компании
продукция / логистика
тендеры / аналитика
торговый центр
ChemIndex
новости науки
работа для химиков
химические выставки
лабораторное оборудование
химические реактивы

расширенный поиск
каталог ресурсов
электронный справочник
авторефераты / книги
форум химиков
подписка / опросы
проекты / о нас

реклама на сайте
контакты
Магазин химических реактивов
поиск
   

главная > справочник > химическая энциклопедия:

Гелий


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Гелий (от греч. helios-солнце; лат. Helium) He, хим. элемент VIII гр. периодич. системы, ат. н. 2, ат. м. 4,002602; относится к благородным газам. Атмосферный гелий состоит из изотопов 3Не (0,00013% по объему) и 4Не. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для 4Не 68˙10-32 м2, для 3Не-54˙10-26м2. Конфигурация электронной оболочки 1s2; энергия ионизации Не0 -> Не+ -> Не2 + соотв. 2372 и 5250 кДж/моль; ван-дер-ваальсов радиус 0,122 нм, ковалентный радиус 0,04-0,06 нм.

Гелий - один из наиболее распространенных элементов космоса - занимает второе место после водорода. Содержание гелий в атмосфере (образуется в результате распада Ac, Th, U) 5,27˙10-4% по объему. Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5˙1014 м3. Гелионосные природные газы содержат, как правило, до 2% по объему гелий; главные промышленные месторождения этих газов находятся в США (2,1*1010 м3 Т.), СССР, Канаде (108 м3), ЮАР. Гелий содержится также в минералах, клевеите, монаците, торианите (до 10,5 л/кг).

Свойства. гелий - одноатомный газ без цвета и запаха. Свойства изотопов гелия приведены в таблице. Уравнения температурной зависимости давления пара 4Не:

Теплопроводность гелий 0,1437 Вт/(м*К); магн. восприимчивость — 1,9˙10-6; уравнение температурной зависимости вязкости. *107 = 5,023Т0,647 Па*с (4-1000 К). p>СВОЙСТВА ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ

Жидкий гелий - квантовая жидкость, то есть жидкость, в макроскопическом объеме которой проявляются квантовые свойства составляющих ее атомов. Квантовые эффекты существенны при очень низких температурах, когда длина волны де Бройля для теплового движения атомов становится сравнимой с расстоянием между ними. На рисунке приведена диаграмма состояния 4Не. При 2,17 К и давлении паров 0,005 Мпа (т. наз. -точка) жидкий 4Не (бозе-жидкость) претерпевает фазовый переход второго рода (от Не I к Не II), сопровождающийся резким изменением ряда свойств: теплоемкости, вязкости, плотности и др. С увеличением давления температура перехода смещается в область более низких температур (зависимость от давления показана на рисунке -линией). Для Не II характерна сверхтекучесть-способность протекать без трения через узкие (диам. менее 100 нм) капилляры и щели. Это свойство открыто в 1938 П.Л. Капицей. Сверхтекучесть обусловлена переходом при температурах ниже части атомов жидкого гелий в состояние с нулевым импульсом. Не I бурно кипит во всем объеме, Не II-спокойная жидкость с ясно выраженным мениском. Различие в их поведении объясняется необычайно высокой теплопроводностью Не II (во много миллионов раз выше, чем у Не I). Сверхтекучесть проявляет также и жидкий 3Не (ферми-жидкость) вблизи абс. нуля (менее 2,6˙10-3 К) и давлении ок. 3,4 МПа. Жидкий гелий-единственное вещество, не затвердевающее при нормальном давлении даже вблизи 0 К. Он кристаллизуется только под давлением более 2,5 МПа. Кристаллическая решетка 4Не гексагональная с плотной упаковкой. 3Не при одной и той же температуре в зависимости от давления может находиться в двух модификациях: (решетка кубическая) и (гексагональная с плотной упаковкой.; температура тройной точки 3,15 К, давл. 14,3 МПа; у 4Не тройная точка отсутствует.

Для газообразного гелий характерна высокая способность проникать сквозь перегородки из пластмасс, стекла и некоторых металлов. Растворимость гелия: в воде (смэ/л)-9,78 (0°С), 8,61 (20°С), 10,10 (80°С); этаноле (% по объему)-2,8 (15°С), 3,2 (25 °С). гелий характеризуется исключительной химической инертностью.

Получение. Гелий выделяют из природных гелионосных горючих газов. Сухой газ, очищенный от СО2, под давл. 2 МПа подается в систему теплообменников, где благодаря конденсации при —28, —41 и — 110°С отделяется значительная часть углеводородов. Полученная парожидкостная смесь дросселируется до давл. 1,2 МПа и в результате отделения жидкой фазы парогазовая смесь обогащается гелий до содержания 3%. При последующем дросселировании до 1,0 Мпа происходит дальнейшее обогащение-сначала до содержания 30-50% гелий, затем при охлаждении кипящим при - 203°С и 0,04 МПа азотом-до 90%. Сырой гелий (70-90% по объему гелий) очищают от водорода (4-5%) с помощью СuО при 650-800 К, а затем осушают в адсорберах силикагелем. Окончательная очистка достигается охлаждением сырого гелий кипящим под вакуумом N2 и адсорбцией примесей на активном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N2. Производят гелий техн. чистоты (99,80% по объему гелиz) и высокой чистоты (99,985%).

Определение. Качественно гелий обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа; основные характеристические линии 587,56 и 388,86 нм. Для количественного определения пользуются методами, основанными на измерении физических свойств (плотности, теплопроводности и др.), а также масс-спектрометрией и газовой хроматографией.

Применение. Газообразный гелий применяют: в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке металлов (15% производимого гелий), при производстве твэлов (25%), при перекачивании ракетного топлива (35%), в производстве полупроводниковых материалов; для консервации пищ. продуктов; в качестве теплоносителя в высокотемпературных ядерных реакторах; для заполнения дирижаблей и аэростатов; в вакуумной технике в качестве рабочей среды при обнаружении течей гелиевым течеискателем; как компонент среды газовых лазеров; газ-носитель в хроматографии; термометрическое вещество в газовых эталонных термометрах в интервале температур 1-80 К; компонент дыхательных смесей для глубоководного погружения. Жидкий гелий-хладагент в экспериментальной физике, при получении сверхпроводящих материалов для вычислительной и измерительной техники, в сверхпроводящих магнитах и др. Жидкий 3Не-термометрическое вещество для измерений температур ниже 1 К.

Мировое производство гелий ок. 54 млн. м3 (1979). Основные страны-производители - США, СССР, ЮАР.

Хранится гелий под давлением 15 МПа в стальных баллонах емкостью 40 л, окрашенных в коричневый цвет; жидкий гелий-в дьюаровских сосудах емкрстью 10 л с защитным экраном, охлаждаемым жидким N2. гелий открыт в 1868 Ж. Жансеном и Н. Локьером в спектре солнечной короны; впервые выделен в 1895 У. Рамзаем из минерала клевеита.

Лит. см. при ст. Благородные газы. © В. Б. Соколов.

Дополнительная информация: "Гелий: химические и физические свойства".


выберите первую букву в названии статьи: А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я


Все новости



Новости компаний

Все новости


© ChemPort.Ru, MMII-MMXVII
Контактная информация