Об элементе
Ге́лий — второй элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 2. Расположен в 18-й группе (по старой классификации — главной подгруппе восьмой группы), первом периоде периодической системы. Возглавляет группу инертных газов в периодической системе. Обозначается символом He (лат. Helium).
Простое вещество гелий — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха.
Гелий — один из наиболее распространённых элементов во Вселенной, он занимает второе место после водорода. Также гелий является вторым по лёгкости (после водорода) химическим веществом. Его температура кипения — самая низкая среди всех известных веществ.
Гелий добывается из природного газа процессом низкотемпературного разделения — так называемой фракционной перегонкой.
Только через 27 лет после своего первоначального открытия гелий был обнаружен на Земле — в 1895 году шотландский химик Уильям Рамзай, исследуя образец газа, полученного при разложении минерала клевеита, обнаружил в его спектре ту же ярко-жёлтую линию, найденную ранее в солнечном спектре. Образец был направлен для дополнительного исследования известному английскому учёному-спектроскописту Уильяму Круксу, который подтвердил, что наблюдаемая в спектре образца жёлтая линия совпадает с линией D3 гелия. 23 марта 1895 года Рамзай отправил сообщение об открытии им гелия на Земле в Лондонское королевское общество, а также во Французскую академию через известного химика Марселена Бертло.
Происхождение названия. От греч. ἥλιος — «Солнце» (см. Гелиос). Любопытен тот факт, что в названии элемента было использовано характерное для металлов окончание «-ий» (на лат. «-um» — «Helium»), так как Локьер предполагал, что открытый им элемент является металлом. По аналогии с другими благородными газами логично было бы дать ему имя «гелион» («Helion»). В современной науке название «гелион» закрепилось за ядром лёгкого изотопа гелия — гелия-3.
Физические свойства
Гелий — практически инертный химический элемент.
Простое вещество гелий — нетоксичное, не имеет цвета, запаха и вкуса. При нормальных условиях представляет собой одноатомный газ. Его точка кипения (T = 4,215 K для 4He) наименьшая среди всех веществ; твёрдый гелий получен лишь при давлениях выше 25 атмосфер — при атмосферном давлении он не переходит в твёрдую фазу даже при абсолютном нуле. Экстремальные условия также необходимы для создания немногочисленных химических соединений гелия, все они нестабильны при нормальных условиях.
Химические свойства
Гелий — наименее химически активный элемент 18-й группы (инертные газы) и вообще всей таблицы Менделеева. Многие соединения гелия существуют только в газовой фазе в виде так называемых эксимерных молекул, у которых устойчивы возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Гелий образует двухатомные молекулы He+2, фторид HeF, хлорид HeCl (эксимерные молекулы образуются при действии электрического разряда или ультрафиолетового излучения на смесь гелия с фтором или хлором).
Энергия связи молекулярного иона гелия He+2 составляет 58 ккал/моль, равновесное межъядерное расстояние — 1,09 Å.
Известно эксимерное химическое соединение гелия LiHe.
Применение
Гелий широко используется в промышленности и народном хозяйстве:
в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов;
в пищевой промышленности (зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939) как пропеллент и упаковочный газ;
в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние);
для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли и аэростаты) — при незначительной по сравнению с водородом потере в подъёмной силе гелий в силу негорючести абсолютно безопасен;
в дыхательных смесях для глубоководного погружения;
для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов;
для заполнения газоразрядных трубок;
в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов;
в качестве носителя в газовой хроматографии;
для поиска утечек в трубопроводах и котлах;
как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах;
в качестве наполнителя в некоторых современных моделях накопителей на жестких магнитных дисках;
Кроме того, нуклид 3He используется как рабочее вещество газовых нейтронных детекторов, в том числе позиционно-чувствительных, в технике нейтронного рассеяния в качестве поляризатора. Гелий-3 является также перспективным топливом для термоядерной энергетики. Растворение гелия-3 в гелии-4 используется для получения сверхнизких температур.
Гелий — удобный индикатор для геологов. При помощи гелиевой съёмки можно определять на поверхности Земли расположение глубинных разломов. Гелий как продукт распада радиоактивных элементов, насыщающих верхний слой земной коры, просачивается по трещинам, поднимается в атмосферу. Около таких трещин и особенно в местах их пересечения концентрация гелия более высокая. Эта закономерность используется для исследования глубинного строения Земли и поиска руд цветных и редких металлов.
Также гелий может использоваться для выявления геотермальных источников. Согласно опубликованным исследованиям, концентрации гелия в почвенном газе над геотермальными источниками превышает фоновые значения в 20-200 раз.
Повышенные концентрации гелия в почвенном газе могут указывать на наличие залежей урана.
Стихи про гелий
Первый наш инертный газ,
И самый легкий тот же,
Всем известен он не раз,
Значит, и ты тоже.
По строению — дублет,
То есть для завершения
На внешнем уровне имеет
Два электрона-притяжения
После водорода он,
Также и в количестве.
Водород — на первом он,
А гелий в «ученичестве».
Так как он инертный,
То реакций нету.
Их характер — «мертвый»,
Ибо их и нету.
В биологии людей
Роли не имеет.
Но вдохни его смелей,
Твой голос веселеет.
Он не имеет запаха.
Да вкуса тоже нету.
Как такового нету цвета,
Соединений тоже нету.
Зато он в геологии
Имеет место большее.
К тому же в астрономии
Значение сим больше.
А в мыслях вот, что вам скажу,
Что если трубку им заполнить,
И сквозь ту трубку ток пустить,
То будет все лишь красно.
*****
Чтобы шарики летели,
Нужно в них заправить Гелий.
С Гелием внутри легко
Шар взлетает высоко.
Слово «Гелий» значит «Солнце»,
Гелий в Солнышке живёт.
Посмотри в свое оконце –
Он привет от Солнца шлёт.
Гелий очень благороден,
Самый гордый элемент,
И инертнее в природе
Элементов больше нет.
Он в реакции, да-да,
Не вступает НИКОГДА!