гелий

ГЕЛИЙ (от греч. helios — солнце; лат. Helium) He

хим. элемент VIII гр. периодической системы, ат. н. 2, ат. м. 4,002602; относится к благородным газам. Атмосферный Г. состоит из изотопов 3Не (0,00013% по объему) и 4Не. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для 4Не 68∙10−32 м2, для 3Не-54∙10−26 м2. 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.

Г. — один из наиболее распространенных элементов космоса-занимает второе место после водорода. Содержание Г. в атмосфере (образуется в результатегелийраспада Ac, Th, U) 5,27∙10−4% по объему. Запасы Г. в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5∙1014 м3. Гелионосные прир. газы содержат, как правило, до 2% по объему Г.; главные пром. 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. Г. — одноатомный газ без цвета и запаха. Свойства изотопов Г. приведены в таблице. Уравнения температурной зависимости давления пара 4Не:

гелий. Рис. 2

Теплопроводность Г. 0,1437 Вт/(м∙К); магн. восприимчивость — 1,9∙10−6; уравнение температурной зависимости вязкости: гелий. Рис. 3∙107 = 5,023Т0,647 Па∙с (4–1000 К).

СВОЙСТВА ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ

гелий. Рис. 4

Жидкий Г. — квантовая жидкость, т. е. жидкость, в макроскопич. 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.гелий. Рис. 5-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 переходагелий. Рис. 6 смещается в область более низких температур (зависимостьгелий. Рис. 7от давления показана на рисункегелий. Рис. 8-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 нижегелий. Рис. 9части атомов жидкого Г. 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 Г. — единственное вещество, не затвердевающее при нормальном давлении даже вблизи О К. Он кристаллизуется только под давлением более 2,5 МПа. Кристаллич. решетка 4Не гексагональная с плотной упаковкой. 3Не при одной и той же температуре в зависимости от давления может находиться в двух модификациях: α (решетка кубическая) и β (гексагональная с плотной упаковкой); температура тройной точкигелий. Рис. 10 3,15 К, давл. 14,3 МПа; у 4Не тройная точка отсутствует.

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

Получение. Г. выделяют из прир. гелионосных горючих газов. Сухой газ, очищенный от CO2, под давл. 2 МПа подается в систему теплообменников и сепараторов, где благодаря конденсации при —28, —41 и −110 °C отделяется значит. часть углеводородов. Полученная парожидкостная смесь дросселируется до давл. 1,2 МПа и в результате отделения жидкой фазы парогазовая смесь обогащается Г. до содержания 3%. При послед. дросселировании до 1,0 МПа происходит дальнейшее обогащение-сначала до содержания 30–50% Г., затем при охлаждении кипящим при — 203 °C и 0,04 МПа азотом-до 90%. Сырой Г. (70–90% по объему Г.) очищают от водорода (4–5%) с помощью СиО при 650–800 К, а затем осушают в адсорберах силикагелем. Окончательная очистка достигается охлаждением сырого Г. кипящим под вакуумом N2 и адсорбцией примесей на активном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N2. Производят Г. техн. чистоты (99,80% по объему Г.) и высокой чистоты (99,985%).

Определение. Качественно Г. обнаруживают с помощью эмиссионного спектрального анализа; осн. характеристич. линии 587,56 и 388,86 нм. Для количеств. определения пользуются методами, основанными на измерении физ. свойств (плотности, теплопроводности и др.), а также масс-спектро-метрией и газовой хроматографией.

Применение. Газообразный Г. применяют: в качестве защитной среды при сварке, резке и плавке металлов (15% производимого Г.), 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; термометрич. вещество в газовых эталонных термометрах в интервале температур 1–80 К; компонент дыхат. смесей для глубоководного погружения. Жидкий Г. — хладагент в эксперим. физике, при получении сверхпроводящих материалов для вычислит. и измерит, техники, в сверхпроводящих магнитах и др. Жидкий 3Не-термометрич. вещество для измерений температур ниже 1 К.

гелий. Рис. 11

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

Хранится Г. под давл. 15 МПа в стальных баллонах емкостью 40 л, окрашенных в коричневый цвет; жидкий Г. — в дьюаровских сосудах емкрстью 10 л с защитным экраном, охлаждаемым жидким N2. Г. 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

Источник: Химическая энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. гелий — орф. гелий, -я Орфографический словарь Лопатина
  2. гелий — -я, м. Химический элемент, бесцветный, не имеющий запаха химически инертный газ, самый легкий после водорода. [От греч. ‛ήλιος — солнце] Малый академический словарь
  3. Гелий — (лат. Helium) символ Не, химический элемент VIII группы периодической системы, относится к инертным газам (См. Инертные газы); порядковый номер 2, атомная масса 4,0026; газ без цвета и запаха. Природный... Большая советская энциклопедия
  4. гелий — Ге́л/ий/. Морфемно-орфографический словарь
  5. гелий — Заимств. во второй половине XIX в. из англ. яз., в котором helium — неологизм ученых Локьера и Франкленда на базе греч. hēlios «солнце». Газ так назван потому, что впервые был обнаружен в солнечном спектре во время затмения Солнца в 1868 г. Этимологический словарь Шанского
  6. Гелий — орф. Гелий, муж. имя (Гелиевич, Гелиевна) Орфографический словарь Лопатина
  7. ГЕЛИЙ — ГЕЛИЙ (символ Не), газообразный неметаллический элемент, БЛАГОРОДНЫЙ ГАЗ, открытый в 1868 г. Впервые получили из минерала клевита (разновидности уранита) в 1895 г. В настоящее время основным источником его является природный газ. Научно-технический словарь
  8. Гелий — Я, муж. , стар. Елий, -я. Отч.: Гелиевич, Гелиевна. Производные: Геля (Гела); Еля. Происхождение: (От греч. hēlios — солнце.) Именины: 27 июля Словарь личных имен
  9. Гелий — He (лат. Helium, от греч. helios — Cолнце, т. к. впервые был обнаружен в солнечном спектре * a. helium; н. Helium; ф. helium; и. helio), — элемент VIII группы периодич. системы Mенделеева, относится к инертным газам, ат. н. 2, ат. м. 4,0026. Природный... Горная энциклопедия
  10. гелий — ГЕЛИЙ -я; м. [от греч. hēlios — солнце]. Химический элемент (He), не имеющий запаха химически инертный газ, самый лёгкий после водорода. ◁ Гелиевый, -ая, -ое. Г-ое ядро. Толковый словарь Кузнецова
  11. гелий — ГЕЛИЙ, я, м. Химический элемент, инертный газ без цвета и запаха, самый лёгкий газ после водорода. | прил. гелиевый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова
  12. гелий — [< гр. солнце] – хим. элемент нулевой группы, символ He, порядковый номер 2, атомный вес 4,003; благородный газ, открытый сначала в спектре Солнца, а затем найденный в минерале клевеите; самое лёгкое вещество после водорода... Большой словарь иностранных слов
  13. гелий — гелий м. Химический элемент, лёгкий, бесцветный, не имеющий запаха, химически инертный газ. Толковый словарь Ефремовой
  14. ГЕЛИЙ — ГЕЛИЙ (лат. Helium) — Не, химический элемент VIII группы периодической системы, атомный номер 2, атомная масса 4,002602, относится к благородным газам; без цвета и запаха, плотность 0,178 г/л. Большой энциклопедический словарь
  15. Гелий — I (Helium, химич. знак Не) — элемент из группы аргона (см. соотв. статью), возбудивший в последнее время вместе с радием (см. соотв. статью) чрезвычайный интерес благодаря работе Рамзая, который нашел, что эманация радия превращается... Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона