Хелијум
 одаје наранџасти сјај у стању плазме | |||||||
| Општа својства | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Име, симбол | хелијум, He | ||||||
| У периодноме систему | |||||||
| |||||||
| Атомски број (Z) | 2 | ||||||
| Група, периода | група 18 (племенити гасови), периода 1 | ||||||
| Блок | s-блок | ||||||
| Категорија | племенити гас | ||||||
| Рел. ат. маса (Ar) | 4,002602(2)[1] | ||||||
| Ел. конфигурација | 1s2 | ||||||
по љускама | 2 | ||||||
| Физичка својства | |||||||
| Боја | безбојан | ||||||
| Агрегатно стање | гасовито | ||||||
| Тачка топљења | 0,95 K (−272,2 °C) | ||||||
| Тачка кључања | 4,22 K (−268,93 °C) | ||||||
| Густина | 0,1785 kg/m3 | ||||||
| Моларна запремина | 21,0×10−3 m³/mol | ||||||
| Критична темп. | 5,19 K (−267,96 °C) | ||||||
| Топлота фузије | 5,23 kJ/mol | ||||||
| Топлота испаравања | 0,0845 kJ/mol | ||||||
| Сп. топл. капацитет | 5.193 J/(kg*K) | ||||||
| Атомска својства | |||||||
| Оксидациона стања | 0 | ||||||
| Енергије јонизације | 1: 2.372,3 kJ/mol 2: 5.250,5 kJ/mol | ||||||
| Атомски радијус | bd (31) pm | ||||||
| Ковалентни радијус | 32 pm | ||||||
| Валсов радијус | 140 pm | ||||||
 | |||||||
| Остало | |||||||
| Кристална структура | хексагонална | ||||||
| Брзина звука | 970 m/s (298,15 K) | ||||||
| Топл. водљивост | 0,152 W/(m*K) W/(m·K) | ||||||
| CAS број | 7440-59-7 | ||||||
Хелијум (латинично: He, лат. helium) је други хемијски елемент по лакоћи, одмах после водоника.[2] Он је безбојан, безмирисан, безукусан, нетоксичан, инертан, моноатомски гас, први у групи племенитих гасова у периодном систему. Његова тачка кључања је најнижа од свих елемената. Након водоника, хелијум је други најзаступљенији елемент у видљивом свемиру, са учешћем од око 24% укупне елементарне масе, што је више од 12 пута маса свих тежих елемената заједно. Његова заступљеност у Сунцу и Јупитеру је на сличном нивоу. То је узроковано веома високом нуклеарном енергијом везивања (по нуклеону) хелијума-4 у односу на следећа три елемента иза хелијума. Ова енергија везивања хелијума-4 је исто тако разлог да је он продукат нуклеарне фузије и радиоактивног распада. Највећи део хелијума у свемиру је хелијум-4, од чега је већина формирана током Великог праска. Велике количине новог хелијума се креирају путем нуклеарне фузије водоника у звездама.
Хелијум је именован по грчком Титану Сунца, Хелију. Он је први пут био детектован као непозната жута спектрална линија карактеристична за сунчеву светлост током соларне еклипсе из 1868. За ово откриће су заслужни Жорж Раје,[3] капетан Ц. Т. Хејг,[4] Норман Р. Погсон,[5] и поручник Џон Хершел,[6] и то је накнадно потврдио франсуски астроном Пјер Јансен.[7] Јансену се често придају заслуге за детекцију овог елемента заједно са Норманом Локјером. Јансен је снимио спектралну линију хелијума током помрачења сунца из 1868, док је Локјер то исто учинио у Британији. Локјер је први предложио да је линија последица новог елемента, који је он именовао. Формално откриће елемента су учинила 1895. године два шведска хемичара, Пер Теодор Клив и Нилс Абрахам Ланглет, који су нашли да хелијум произилази из уранијумске руде клевејта. Године 1903, велике резерве хелијума су нађене на пољима природног гаса у деловима Сједињених Држава, које су далеко највећи снабдевач овог гаса у данашње време.
Распрострањеност
[уреди | уреди извор]Хелијум је други по распрострањености хемијски елемент у васиони, али на Земљи се јавља само у траговима (4 × 10-7% у горњим слојевима Земље). Хелијум се на Земљи углавном јавља у атмосфери (5,2 × 10-4% у ваздуху). У литосфери хелијум се такође јавља, али у веома малим количинама. Практично сав хелијум који је постојао на Земљи није могао да гради једињења са другим елементима па је због мале масе напустио атмосферу Земље.
Изотопи и особине
[уреди | уреди извор]Јавља се у облику 2 постојана изотопа — 3He и 4He као и 4 непостојана: 5He, 6He, 7He и 8He.
Хелијум је племенити гас, најнеактивнији хемијски елемент, са веома великом енергијом јонизације. Нема никакав биолошки значај.[8]
Употреба
[уреди | уреди извор]- Хелијум се у течном облику користи за хлађење тамо где су потребне веома ниске температуре, због његове ниске тачке кључања.
- Течни хелијум користи се за магнетне резонанце.
- Као најлакши сигуран гас (незапаљив) користио се за пуњење балона. Сада се све ређе користи због великих трошкова при добијању, а уместо њега се најчешће користи загрејан ваздух.
- Због мале растворљивости у крви користи се као састојак мешавине за роњење на великим дубинама.
Добијање хелијума
[уреди | уреди извор]Хелијум се добија распадом радиоактивних материјала који емитују алфа честице у средишту земље( алфа честице имају два протона и два неутрона и током проласка кроз земљину кору покупе два електрона).95% хелијума у земљи се добија приликом распада уранијума и торијума. Хелијум се обично скупља у непропусним џеповима земљине коре где се обично скупља и земни гас (метан) Овог богатог хелијумом гаса највише има у САД. Приликом изласка хелијума у атмосферу он пролази кроз њу и одлази у свемир.
Светска продукција хелијума износи око 4500 тона у току године.
Начин испоруке у индустрији
[уреди | уреди извор]- Испоручује се у гасовитом и течном стању.
- Гасовити хелијум се испоручује компримован у челичним боцама, запремине 6 m³; 7,5 m³ и 10 m³.
Постоји неколико врста чистоћа: балон -гас 4.6; 5.0 и 6.0
- Течни хелијум чистоће 5.0 се испоручује у посудама, запремина 50, 100, 250, 380 и 450 литара.
Биолошки ефекти
[уреди | уреди извор]Брзина звука у хелијуму је три пута бржа од брзине звука у ваздуху. Пошто је основна фреквенција гасом попуњених шупљина пропорционална брзини звука у гасу, удисањем хелијума долази до одговарајућег повећања висине тона резонантне фреквенције вокалног тракта.[9][10] Ово доводи до стварања гласа високог тона, налик на пачји.
Прекомерно удисање хелијума може бити опасно јер је хелијум прости асфиксијант који замењује кисеоник потребан за нормално дисање.[9][11] Константно удисање чистог хелијума доводи до смрти за неколико минута због асфиксације (гушења). Удисање чистог хелијума из цилиндара под притиском је изузетно опасно, јер висок проток може довести до баротрауме и фаталног цепања плућног ткива.[11][12] Смрт узрокована хелијумом није честа, али су у Сједињеним Државама између 2000. и 2004. забележена два смртна случаја.[12]
Референце
[уреди | уреди извор]- ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305.
- ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. изд.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6.
- ^ Rayet, G. (1868) "Analyse spectral des protubérances observées, pendant l'éclipse totale de Soleil visible le 18 août 1868, à la presqu'île de Malacca" (Spectral analysis of the protuberances observed during the total solar eclipse, seen on 18 August 1868, from the Malacca peninsula), Comptes rendus ... , 67 : 757–759. From p. 758: " ... je vis immédiatement une série de neuf lignes brillantes qui ... me semblent devoir être assimilées aux lignes principales du spectre solaire, B, D, E, b, une ligne inconnue, F, et deux lignes du groupe G." ( ... I saw immediately a series of nine bright lines that ... seemed to me should be classed as the principal lines of the solar spectrum, B, D, E, b, an unknown line, F, and two lines of the group G.)
- ^ Captain C. T. Haig (1868) "Account of spectroscopic observations of the eclipse of the sun, August 18th, 1868," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 74–80. From p. 74: "I may state at once that I observed the spectra of two red flames close to each other, and in their spectra two broad bright bands quite sharply defined, one rose-madder and the other light golden."
- ^ Pogson filed his observations of the 1868 eclipse with the local Indian government, but his report wasn't published. (Biman B. Nath, The Story of Helium and the Birth of Astrophysics (New York, New York: Springer, 2013), p. 8.) Nevertheless, Lockyer quoted from his report. From p. 320 of Lockyer, J. Norman (1896) "The story of helium. Prologue," Nature, 53 : 319–322 : "Pogson, in referring to the eclipse of 1868, said that the yellow line was "at D, or near D." "
- ^ Lieutenant John Herschel (1868) "Account of the solar eclipse of 1868, as seen at Jamkandi in the Bombay Presidency," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 104–120. From p. 113: As the moment of the total solar eclipse approached, " … I recorded an increasing brilliancy in the spectrum in the neighborhood of D, so great in fact as to prevent any measurement of that line till an opportune cloud moderated the light. I am not prepared to offer any explanation of this." From p. 117: "I also consider that there can be no question that the ORANGE LINE was identical with D, so far as the capacity of the instrument to establish any such identity is concerned."
- ^ In his initial report to the French Academy of Sciences about the 1868 eclipse, Janssen made no mention of a yellow line in the solar spectrum. See:
- Janssen (1868) "Indication de quelques-uns des résultats obtenus à Cocanada, pendant l'éclipse du mois d'août dernier, et à la suite de cette éclipse" (Information on some of the results obtained at Cocanada, during the eclipse of the month of last August, and following that eclipse), Comptes rendus ... , 67 : 838–839.
- Wheeler M. Sears, (2015). Helium: The Disappearing Element. Heidelberg, Germany: Springer.,
- Françoise Launay with Storm Dunlop, trans., The Astronomer Jules Janssen: A Globetrotter of Celestial Physics (Heidelberg, Germany: Springer, 2012), p. 45.
- ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga.
- ^ а б Emsley 2001
- ^ Ackerman MJ, Maitland G (1975). „Calculation of the relative speed of sound in a gas mixture”. Undersea Biomed Res. 2 (4): 305—10. PMID 1226588. Архивирано из оригинала 27. 01. 2011. г. Приступљено 9. 8. 2008. (језик: енглески)
- ^ а б Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid (2007). „Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle”. Wiener Klinische Wochenschrift (на језику: German & English). 119 (9–10): 323—325. PMID 17571238. doi:10.1007/s00508-007-0785-4. (језик: енглески)
- ^ а б Engber, Daniel (13. 6. 2006). „Stay Out of That Balloon!”. Slate.com. Приступљено 14. 7. 2008. (језик: енглески)
Литература
[уреди | уреди извор]- Emsley, John (2001). Nature's Building Blocks. Oxford: Oxford University Press. стр. 175—179. ISBN 978-0-19-850341-5. (језик: енглески)
- Mines, Bureau of (1967). Minerals yearbook mineral fuels Year 1965. II. U. S. Government Printing Office.
- The Impact of Selling the Federal Helium Reserve. Committee on the Impact of Selling the Federal Helium Reserve, Commission on Physical Sciences, Mathematics, and Applications, Commission on Engineering and Technical Systems, National Research Council. The National Academies Press. 2000. ISBN 978-0-309-07038-6. Приступљено 2. 4. 2010.
- Emsley, John (1998). The Elements (3rd изд.). New York: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-855818-7.
- Vercheval, J. (2003). „The thermosphere: a part of the heterosphere”. Belgian Institute for Space Aeronomy. Архивирано из оригинала 1. 1. 2005. г. Приступљено 12. 7. 2008.
Спољашње везе
[уреди | уреди извор]
- (језик: српски) Произвођач у Београду
- (језик: енглески) Хелијум на вебелементима
- (језик: енглески) То је елемент - Хелијум
- (језик: енглески) Слике хелијума
Генерално
- U.S. Government's Bureau of Land Management: Sources, Refinement, and Shortage.
- U.S. Geological Survey publications on helium beginning 1996: Helium
- Where is all the helium? Aga website
- It's Elemental – Helium
- Chemistry in its element podcast (MP3) from the Royal Society of Chemistry's Chemistry World: Helium
- International Chemical Safety Cards – Helium
Детаљније
- Helium at The Periodic Table of Videos (University of Nottingham)
- Helium at the Helsinki University of Technology; includes pressure-temperature phase diagrams for helium-3 and helium-4
- Lancaster University, Ultra Low Temperature Physics – includes a summary of some low temperature techniques
Разно
- Physics in Speech with audio samples that demonstrate the unchanged voice pitch
- Article about helium and other noble gases
Несташица хелијума
- America’s Helium Supply: Options for Producing More Helium from Federal Land: Oversight Hearing before the Subcommittee on Energy and Mineral Resources of the Committee on Natural Resources, U.S. House Of Representatives, One Hundred Thirteenth Congress, First Session, Thursday, July 11, 2013
- Helium Program: Urgent Issues Facing BLM's Storage and Sale of Helium Reserves: Testimony before the Committee on Natural Resources, House of Representatives Government Accountability Office
- Kramer, David (22. 5. 2012). „Senate bill would preserve US helium reserve: Measure would give scientists first dibs on helium should a shortage develop. Physics Today web site”. Архивирано из оригинала 27. 10. 2012. г.
- Richardson, Robert C.; Chan, Moses (2009). „Helium, when will it run out?” (PDF). Архивирано из оригинала (PDF) 14. 6. 2015. г.
