헬륨 : 속성, 특성, 응용 프로그램

헬륨 - 주기율표의 그룹 (18)의 불활성 가스. 이것은 수소 후의 제 가벼운 원소이다. 헬륨 - 색, 냄새와 맛이없는 가스 -268.9 ℃의 온도에서 액체진다 끓는점과 어는점 다른 알려진 물질보다 낮은. 이것은 대기압에서의 냉각 고화하지 않는 유일한 요소이다. 그는 1 K.의 온도에서, 25 개 대기해야 고체 상태로 이동

발견의 역사

헬륨 태양 주변 기체 분위기에서 발견되었으며, 1868 년 일식 태양 채층의 스펙트럼에서 밝은 황색 선 프랑스 천문학 피레 Zhansenom 발견했다고. 처음에는이 라인 소자 나트륨을 나타내는 것으로 하였다. 같은 해에, 영국의 천문학 자 Dzhozef 노먼 로키 알려진 나트륨 라인에 해당하지 않은 태양 스펙트럼에 노란색 라인을 관찰 ₁ D 및 D _2, 따라서 그것은 그것에게 선 D _{(3) 지정됩니다.} 로키는이 지구에 태양 미지의 물질에 의해 발생 된 것으로 결론을 내렸다. 그와 그리스어 이름 '헬리오스'일을 사용하여 제목 요소의 화학자 에드워드 프랭클랜드

1895 년, 영국의 화학자 선생님 Uilyam Ramzay 지구에 헬륨의 존재를 입증했다. 그 샘플 cleveite 우라늄 - 함유 무기물을 받아 가열 동안 형성된 가스를 검토 한 결과, 스펙트럼 밝은 노란색 라인 태양 스펙트럼에서 관찰 된 라인 D _(3)과 일치하는 것이 발견된다. 따라서, 새로운 요소가 마지막으로 설치되었습니다. 1903 년 램지와 프레데릭 소디 헬륨 방사성 물질의 자연 붕괴의 제품입니다 것을 발견했다.

자연 배포

헬륨의 질량은 우주의 총 질량의 약 23 %이고, 상기 요소는 공간에서 두 번째로 가장 일반적이다. 이것은 수소가 생성 된 융합으로 형성되어 개, 농축된다. 대기 중의 헬륨. (200) 제 1 개 부분의 농도 (5 PPM) 및 방사성 광물, 운석 선뿐만 아니라 광물 자원, 특히 텍사스, 뉴에서 미국 (에있는 요소의 많은 양의 소량에 포함되어 있지만 멕시코 시티 천연 가스의 구성 요소로 (7.6 %로, 캔자스, 오클라호마, 유타, 애리조나)). 중소기업의 매장량은 호주, 알제리, 폴란드, 카타르, 러시아에서 발견되었다. 지각 헬륨 농도에서 약 8 PPB입니다.

동위 원소

헬륨 원자의 각 코어는 다른 요소와 마찬가지로, 그 동위 원소를 갖는 두 개의 양성자를 포함하지만. 그들은 1 ~ 6 중성자 함유, 그래서 그들의 대량 번호는 세부터 팔에 이르기까지. 이러한 안정 누구 중량 헬륨 원자 번호 3 ⁽³ 그는) 및 4- ^(4- 그는)에 의해 결정되는 요소이다. 빠르게 다른 모든 방사능과는 다른 물질로 붕괴. 지구의 헬륨이 행성의 원래의 일부가 아닌, 그것은 방사성 붕괴의 결과로 형성되었다. 방사성 무거운 물질의 핵에 의해 방출되는 알파 입자는 ^{4 개} 그는 핵 동위 원소된다. 지구의 중력이 점진적 공간으로 누출되는 것을 방지하기에 충분하지 않기 때문에 헬륨 분위기에서 대량으로 축적되지 않습니다. 세계 ³ 그분의 흔적은 음의 베타 붕괴 수소 드문-3 요소 (삼중 수소)을 설명합니다. ⁴ 그는 안정 동위 원소의 가장 일반적인이다 : 그는 ⁴ 비율은 그는 약 700,000 1 기압으로 약 700 만 1 일부 헬륨이 풍부한 미네랄을하다 ^3으로 원자들이 ..

헬륨의 물리적 특성

이 항목의 끓는점과 녹는 점은 가장 낮은 수 있습니다. 이러한 이유로, 헬륨은 극한 조건에서 제외 기체로 존재한다. 그 가스가 적은 다른 가스에 비해 물에 용해되고, 단단한 몸체를 통한 확산 속도는 공기보다 세 배 더 크다. 가장 가까운의 굴절률은 1에 접근한다.

헬륨의 열전도율은 수소 열전도율 및 비열 엄청나게 높은 두 번째이다. 상온는 팽창 동안 가열하고, 40 이하는 K - 냉각시켰다. 따라서, T에서 <40 K 헬륨 확대하여 액체로 전환시킬 수있다.

이온화 된 상태가 아니면 소자는 절연체이다. 다른 불활성 기체와 마찬가지로 헬륨 전압 이온화 전위보다 낮은 경우는, 방전에 의해 이온화 될 수 있도록 준 안정 에너지 준위를 갖는다.

헬륨 4는 두 액체 형태를 갖는 것을 독특하다. 평소라는 헬륨 I 및 4.21 K의 끓는점에 이르기까지의 온도에서 존재 (-268,9 ° C) 약 2,18 K (-271 ° C). 2,18 ⁴ K의 낮은 열 전도율은 그 구리보다 1000 배 커진다. 이 양식은 일반 구별하기 위해, 헬륨 II라고합니다. 그것은 초 유체했습니다 점도는 측정 할 수 없을 정도로 낮다. 헬륨 II는 관련되는 모든 물질의 표면에 박막으로 확산하고,이 필름도 중력에 대해 마찰하지 않고 유동한다.

덜 풍부 헬륨 3 초 유체 두 된 세 가지 액상을 형성한다. 그는 소련의 물리학 자에 의해 발견 된 ⁴ 초 유체 트롬 Leonidovichem Kapitsey 1930 년대 중반에, 그는 먼저 1972 년 미국의 더글라스 D 오쉐로프, 데이빗 M 리, 로버트 C. 리처드슨에 의해 발견 된 ^3에서 같은 현상.

두 가지 동위 원소 헬륨 3 혼합액 -4 0.8 K (-272.4 ℃) 이하의 온도에서 2 층으로 분할된다 - ³ 본질적으로 순수한 그와 헬륨 (3)의 6 % ⁴ 그 혼합물. ⁽³⁾ 그 용해 ⁴ 년이 (C ° -273,14) 헬륨 온도 이하 0.01 K 인 저온 유지 구조에 사용되는 냉각 효과를 수반 며칠 동안 유지.

연결

정상적인 조건에서 헬륨은 화학적으로 비활성이다. 극단적 정상 온도 및 압력 표시기 안정되지 않는 복합 소자를 만들 수있다. 전기 글로우 방전 또는 플라즈마 상태의 전자 충격에 의해 실시 예를 들어, 헬륨, 요오드, 텅스텐, 불소, 인, 유황 화합물을 형성 할 수있다. 따라서이 헬륨 네온, HgHe ₁₀ 갔지 ₂ 분자 이온 그는 ₂ ⁺ ₂ 안 ^++, ㅎ ⁺ 및 HED ^{+를 만들었습니다.} 이 기술은 중성 분자 그는 ₂ HgHe하고있다.

혈장

우주에서 바람직 그 속성은 분자량과 실질적으로 상이 이온화 헬륨 분산. 전자와 양성자가 결합되지 않은, 그리고 심지어는 부분적으로 이온화 된 상태에서 매우 높은 전기 전도성을 갖는다. 대전 된 입자에 높은 자기장과 전기장에 의해 영향을 받는다. 예를 들어, 헬륨 이온 태양 바람 오로라 원인 이온화 수소 지구 자기장과 상호 작용한다.

미국 예금의 발견

덱스터 캔사스 1903 시추 후, 불연성 가스를 얻었다. 처음에, 그것은이 헬륨을 포함하는 것으로 알려져되지 않았습니다. 발견 된 가스, 자신의 샘플 및 화학자 한국 교육 개발원 Gamiltona 다윗 맥팔랜드를 통해 캔자스 대학을 수집 한 확인 된 상태 에라스무스 워스 지질학, 그것은 72 %의 질소, 15 %의 메탄, 1 %의 수소를 포함하고 있으며 12 %가 확인되지 않았 음을 발견했다. 이후의 분석을 지출 한 후, 연구진은 헬륨의 샘플의 1.84 %를 발견했다. 그래서 우리는이 화학 요소가 천연 가스에서 추출 할 수있는 대평원의 깊이에서 대량으로 존재하는 것을 알고있다.

산업 생산

이것은 미국 헬륨 리더의 세계 생산했다. 선생님 리차드 스렐펄에 의해 제안에서, 미국 해군은 공세 풍선에게 가벼운 불연성 리프팅 가스를 보장하기 위해 첫번째 세계 대전 중에이 물질을 생산하는 세 개의 작은 파일럿 플랜트를 지원. 이 가스의 최소 100 리터 얻었다 비록이 프로그램에 따르면, 5,700m ³ 92 퍼센트의 총 그 제조 하였다. 이 금액의 일부는 세계 최초의 헬륨 비행선에 사용 된 미 해군 햄프 턴로드에서 처녀 항해 만든 C-7 (버지니아) 볼링 필드에서 (워싱턴 DC) 1921년 12월 7일.

그 시간에 저온 액체 가스의 처리가 충분히 차 세계 대전 중에 중요한 것으로 개발되지 않았지만, 생산은 계속했다. 헬륨은 일반적으로 항공기 리프트 가스로 사용된다. 이 차폐 아크 용접에 사용되었을 때 수요 제 2 차 세계 대전 동안 증가했다. 요소는 원자 폭탄 "맨하탄"의 창조에 큰 중요성을 가지고있다.

미국 국립 보유

1925 년, 미국 정부는 전쟁과 평화 상업 비행선의 시간에 군사 비행선을 제공하기 위해, 애 머릴로, 텍사스에서 헬륨의 국가 보유를 만들었습니다. 가스를 사용하는 제 2 차 세계 후에었지만 주가는 다른 무엇보다도, 그것은 우주 경쟁과 냉전 시대 산소 - 수소 추진제의 생산에 사용되는 냉각수로 공급, 제공하기 위해 1950 년에 증가 하였다. 1965 년 미국에서 헬륨의 사용, 전시의 피크 소비보다 여덟 배 이상.

헬륨 1960 광업 국 행진 (5 개) 민간 기업에 관한 법률의 채택 후 천연 가스로부터 요소를 추출합니다. 이 프로그램은 애 머릴로, 텍사스 근처 정부 부분적으로 고갈 가스전 이러한 식물을 연결하는 425 킬로미터의 파이프 라인을 구축했다. 헬륨 - 질소 혼합물 지하 저장소로 펌핑하고, 그것에 필요가 없어 질 때까지 남아있다.

1995 년, 주식의 볼륨, 억 입방 미터를 조립했다 그것을 단계적으로 1996 년에 미국 의회를 묻는 메시지가 14 억 달러의 국가 보유의 부채 동안. 천연 자원의 헬륨 정부의 민영화에 관한 법률의 1996 년 채택에 따라 2005 년 청산 가게를 시작했다.

깨끗하고 생산

1,945년 약 98 %의 순도를 때까지 헬륨 생산, 기타 2 % 비행선에 충분 질소에 있었다. 1945에서, 아크 용접에 사용하기위한 가스의 99.9 %의 소량 생산. 1949, 결과 요소의 순도는 99.995 %에 도달했습니다.

몇 년 동안 미국은 세계의 상업 헬륨의 90 % 이상을 생산했다. 러시아와 폴란드 - 2004 년부터 매년 그것은 140,000,000 미국에서, 10 %는 알제리에서 실시 하였다 발생 85 %있는 m ^3, 나머지를 일했다. 세계에서 헬륨의 주요 소스는 텍사스, 오클라호마와 캔자스의 천연 가스 필드입니다.

얻는 공정

헬륨 (순도 98.2 %)이 낮은 온도에서 다른 구성 요소 및 고압에서 천연 가스의 액화로부터 회수된다. 다른 가스의 흡착 탄소가 99.995 %의 순도를 달성 할 수있는 활성 냉각시켰다. 헬륨 소량의 대규모 공기 액화 동안 생산. 공기의 900 톤의 약 3.17 입방 미터를 얻을 수 있습니다. m 가스.

응용 프로그램의 필드

불활성 기체는 다양한 분야에서 적용되고있다.

• 특성은 매우 낮은 온도를 얻을 수 있도록 헬륨뿐만 아니라, 미사일에서 산소와 수소의 액화 "아폴로"를, LHC, MRI 초전도 자석 장치 및 핵 자기 공명 분광계, 위성 장치의 냉각제로 사용된다.
• 알루미늄 및 기타 용접 불활성 가스있다. 반도체, 광학 섬유의 제조에있어서 금속.
• 수소가 액체 상태로 유지 될 때 .. 로켓 엔진의 연료 탱크 내의 압력을 생성하기 만 특히 헬륨 가스로 T, 액체 수소의 조작자는)의 응집 상태를 유지;
• 그는-의 Ne 가스 레이저는 슈퍼마켓에서 박스 오피스에 바코드를 스캔하는 데 사용됩니다.
• 헬륨 이온 현미경은 전자보다는 최상의 이미지를 얻을 수 있습니다.
• 인해 희가스의 고 투자율을 자동차 에어컨 시스템의 예를 들면, 누출 테스트뿐만 아니라 급속 충전 충돌시 에어백하는데 사용된다.
• 낮은 밀도는 헬륨으로 가득 장식 볼 수 있습니다. 불활성 가스는 비행선과 풍선의 폭발 수소 가스로 대체된다. 예를 들어, 기상에서, 헬륨 풍선은 측정 기기를 해제하는 데 사용됩니다.
• 극저온 냉각은 가능한 최소의 액상 화학 소자의 온도 때문에 사용된다.
• 속성 산소 혼합물의 낮은 반응성 및 수용성 (혈액)를, 다이빙에 대한 호흡기 제제의 적용 및 케이슨 작업을 유지하는 결과를 제공하고있다 헬륨.
• 운석과 바위는 자신의 나이를 결정하는이 요소의 콘텐츠를 분석한다.

헬륨 : 요소의 특성

그는 다음과 같이 주요 물리적 특성은 다음과 같습니다 :

• 원자 번호 : 2.
• 헬륨 원자의 상대적 질량 : 4.0026.
• 녹는 점 : 없음.
• 끓는점 : -268,9 ° C.
• 밀도 (1 기압, 0 ° C) 0,1785 g / N.
• 산화 상태 0.