Helium: fananana, toetra, fampiharana

Helium - inert mandatsa-dranomaso ny vondrona 18 ao amin'ny tabilao. Izany no faharoa aorian'ny mampirehitra singa hydrogène. Helium - dranomaso tsy misy loko, fofona sy tsiro, izay lasa ranon-javatra amin'ny mari-pana ny -268,9 ° C. mangotraka sy ny matin'ny hatsiaka teboka ambany noho ny an'ny hafa fantatra fananana. Izany no hany singa izay tsy hihamafy amin'ny hihena amin'ny atmosfera ara-dalàna ny tsindry. Nifindra ho any amin'ny fanjakana mafy dia tsy maintsy ho 25 atmospheres, amin'ny mari-pana ny 1 K.

History of baovao

Helium hita tao an-entona rivo-piainana manodidina ny masoandro, ny frantsay Pierre Zhansenom astronoma fa tamin'ny 1868 nandritra ny fanakona-masoandro efa nahita mazava tsipika mavo eo amin'ny karazany ny masoandro chromosphere. Tamin'ny voalohany dia noheveriny fa tsipika io dia maneho ny singa ny sodium. Tamin'ny taona io ihany, astronoma anglisy Dzhozef Norman Lockyer nandinika ny tsipika mavo eo amin'ny masoandro karazany, izay tsy mifanandrify amin'ny tsipika ny sodium fantatra sy D F _{1 2,} ary noho izany dia atao hoe izany ny famolaina D _3. Lockyer nanatsoaka hevitra fa dia vokatry ny fananana tao amin'ny Masoandro tsy fantatra eto an-tany. Izy sy ny mpahay simia Frankland Edward ao amin'ny lohateny singa mampiasa ny anarana grika 'Helios' Sun.

Tamin'ny 1895, ny Britanika mpahay simia Sir Uilyam Ramzay efa nanaporofo ny fisian'ny hélium eto an-tany. Nahazo santionany cleveite nitondra oraniôma-mineraly, ary rehefa avy nandinika ny entona niforona nandritra ny fanafanana, dia hita fa mamirapiratra mavo andalana ao amin'ny karazany mifanojo amin'ny tsipika D _3, nahita karazany ao amin'ny masoandro. Noho izany, singa vaovao napetraka tamin'ny farany. Tamin'ny 1903 Ramsay sy Frederick Soddy hita fa hélium dia vokatry ny tampoka radiôaktifa simba ny akora.

Distribution eo amin'ny natiora

Ny faobe ny hélium dia tokony ho 23% ny fitambaran'ny faobe izao rehetra izao, ary ny singa faharoa no tena fahita eny amin'ny habakabaka. Izany dia saika miangona ao amin'ny kintana, izay hidrôzenina miforona avy amin'ny vokatry Fusion. Na dia hélium ao amin'ny rivo-piainana ao amin'ny fitanana ny 1 anjara ho 200 faha. (5 ppm), ary misy teny ao kely dia be radiôaktifa mineraly, tainkintana fihary, ary koa ny mineraly loharanom-baovao, be dia be ny singa hita ao amin'ny United States (indrindra any Texas, New Mexico City, Kansas, Oklahoma, Utah, ary Arizona) toy ny singa (ny 7.6%) ny entona voajanahary. Madinika sy ny tahirin efa hita any Aostralia, Alzeria, Polonina, Qatar sy Rosia. Ao amin'ny sosona hélium fitanana ihany ny 8 ppb.

isotopes

Ny fototry ny tsirairay ny hélium tsivaky misy prôtôna roa, fa, toy ny amin'ny hafa singa, dia manana isotopes. Mitahiry iray ny enina netrôna, ka ny isa faobe manomboka amin'ny telo ka hatramin'ny valo. Miovaova ny izao no singa izay lanjan'ny dia miankina amin'ny isa atomika hélium 3 ⁽³⁾ sy 4 ^(4). Radiôaktifa hafa rehetra, ary ho simba haingana zavatra hafa. Hélium Tany am-boalohany dia tsy ampahany amin'ny tany, dia niforona ho toy ny vokatry ny radiôaktifa simba. Alpha poti avoakan'ny ny nuclei ny radiôaktifa akora mavesatra no isotope ⁴ vihy. Helium tsy hanangonany in be dia be ao amin'ny habakabaka, fa ny tany ny hery misintona dia tsy ampy mba hisakanana azy tsy an-habakabaka mitete tsikelikely. Somary ³ Izy eo amin'izao tontolo izao dia nanazava ratsy beta simba hidrôzenina tsy fahita firy-3 singa (tritium). ⁴ Izy no tena fahita ny miovaova isotopes: ⁴ tahan'ny ny ataoma Izy nankany amin'ny ³ 700 izy ny 1 alina ny rivo-piainana, ary tokony ho 7 tapitrisa tamin'ny 1 sasany hélium-karena mineraly ..

Ny toetra mampiavaka ny ara-batana hélium

mangotraka sy ny mpandrendrika teboka ny teny dia ambany indrindra. Noho izany antony izany, hélium toy ny gazy misy afa-tsy amin'ny toe-javatra tafahoatra. Izy mandatsa-dranomaso dia levona amin'ny rano tsotra izao fa ny hafa mandatsa-dranomaso, sy ny tahan'ny diffusion ny mafy amin'ny alalan'ny vatana dia intelo lehibe noho ny an'ny rivotra. Ny refractive fanondroana ny manatona akaiky indrindra 1.

Ny mafana conductivity ny hélium dia faharoa ny hidrôzenina ihany conductivity mafana, voafaritra tsara ny hafanana sy ny faran'izay avo. Amin'ny hafanana tsotra dia mafana mandritra ny fanitarana, ary eto ambany 40 K - tony. Noho izany, amin'ny T <40 K hélium afaka hiova fo ho ranon-javatra amin'ny alalan'ny fanitarana.

Singa dia insulator, raha tsy ao amin'ny ionized fanjakana. Toy ny gazy ambony hafa, hélium manana angovo metastable haavon'ny izay mamela azy ho ionized iray marary mitsika herinaratra rehefa malefaka dia ambany ny ionization mety.

Helium-4 Tsy manam-paharoa ao fa manana endrika roa rano. Mahazatra hoe hélium izaho sy misy amin'ny hafanana manomboka amin'ny mangotraka ny 4,21 K (-268,9 ° C) ny momba ny 2,18 K (-271 ° C). Ambany mafana conductivity ny 2,18 K ⁴ heny 1000 lasa lehibe noho ny an'ny varahina. Io no antsoina hoe hélium endrika II, mba hanavahana azy amin'ny olon-tsotra. Efa superfluid: viscosity Tena ambany fa tsy azo refesina. Helium II miparitaka any an-manify sarimihetsika eny ambonin'ny fananana rehetra izay voakasika, ary izany no tondra sarimihetsika tsy misy friction na dia manohitra hery misintona.

Tsy ampy be dia be hélium-3 amin'ny teny telo samihafa dingana rano, roa izay superfluid. Superfluidity in ⁴ hita ny sovietika fizika Petrom Leonidovichem Kapitsey any amin'ny tapaky ny taona 1930, ary toy izany koa tranga ao amin'ny ³ Izy no voalohany nahita ny Douglas D. Osheroff, David M. Lee, ary Robert C. Richardson ny Etazonia tamin'ny 1972.

Ny ranon-javatra fifangaroana roa isotopes ny hélium-3 sy -4 amin'ny mari-pana eto ambany 0,8 K (-272.4 ° C) dia mizara roa sosona - indrindra madio ny ³ sy ⁴ dia fifangaroana amin'ny 6% ny hélium-3. Fandravana ny ³ Izy tamin'ny ⁴ fa nanatsara ny fomba vokatry ny hihena izay ampiasaina ao amin'ny trano izay cryostat ny mari-pana dia ambany hélium 0.01 K (-273,14 ° C) dia foana nandritra ny andro vitsivitsy.

fifandraisana

Teo ambanin'ny toe-javatra ara-dalàna, dia zavatra simika hélium inert. In tafahoatra dia afaka mamorona singa iombonana amin'ny ara-dalàna fa ny hafanana sy ny tsindry tondro tsy miovaova. Ohatra, afaka hanangana hélium Kamban-teny amin'ny iode, tungstène, fluor, phosphore sy solifara, rehefa iharan'ny iray herinaratra hazavana marary mitsika, na ny elektronika zera baomba ao amin'ny ranon-dra fanjakana. Noho izany dia namorona HeNe, HgHe _10, WHe ₂ sy ny molekiolan'ny ions izy ₂ ⁺ ₂ Tsy ^++, HeH ⁺ sy HeD ^+. Ity teknika ihany koa ny tsy miandany molekiola dia ₂ sy HgHe.

ranon-dra

Eo amin'izao rehetra izao advantageously nizara ionized hélium, izay fananana betsaka samy hafa avy ao amin'ny molekiolan'ny. Ny elektrôna sy ny prôtôna tsy mifandray, ary manana herinaratra avo dia avo conductivity na dia amin'ny ampahany ionized fanjakana. Ao amin'ny poti voampanga no tena nanan-kery ny andriamby sy ny saha herinaratra. Ohatra, ao amin'ny rivotra ny masoandro amin'ny hélium ions mifandray amin'ny ionized hidrôzenina Ampinga tsy hita maso eto an-tany, ka mahatonga ny hazavana avy any avaratra.

Ny nahitana ny mipetraka any Etazonia

Rehefa avy ary atsofony in 1903 in Dexter, Kansas, dia nahazo ny tsy flammable mandatsa-dranomaso. Tamin'ny voalohany, dia tsy fantany fa misy hélium. Izay mandatsa-dranomaso no hita, fantatra fanjakana Erasmus Haworth momba ny tany, izay nanangona ny santionany sy ny University of Kansas alalan'ny mpahay simia Kedi Gamiltona sy David McFarland hita fa misy 72% azota, 15% metanina, ny 1% hidrôzenina, ary 12% no tsy fantatra. Rehefa avy nandany ny fanadihadiana manaraka, ny mpikaroka nahita fa 1,84% ny santionany ny hélium. Ka dia fantatro fa singa simika dia teo ihany ny be dia be any amin'ny lalina ny Tany Lemaka Lehibe, izay azo nalaina avy entona voajanahary.

indostrialy ny famokarana

Izany no nanao ny United States izao tontolo izao ny famokarana ny hélium mpitarika. Amin'ny soso-kevitra amin'ny Sir Richard Threlfall, ny US Navy famatsiam-bola kely telo mpanamory fototra hamokarana izany fananany nandritra ny ady lehibe voalohany mba hahazoana antoka ny Vary raraka balaonina maivana tsy flammable fanandratako gazy. Araka ny fandaharana io dia vokarina any Miisa 5700 M ³ 92 isan-jato Izy, na dia izany ihany no nahazo, fara fahakeliny, 100 litatra ny entona. Isan'ny atao ao anatin'izany vola nampiasaina eto amin'izao tontolo izao afaka manidina hélium voalohany ny US Navy C-7, izay nanao ny diany voalohany avy any Hampton Roads (Virginia) ao amin'ny Bolling Field (Washington, DC) December 7, 1921.

Na dia ny dingana izay ambany hafanana mandatsa-dranomaso rano tamin'izany fotoana izany dia nanjary tsy ampy ny ho manan-danja nandritra ny ady lehibe voalohany, nitohy ny famokarana. Helium no ampiasaina amin'ny ankapobeny ho toy ny gazy Lift amin'ny fiaramanidina. Mitaky fa efa nitombo nandritra ny ady lehibe faharoa izany rehefa ampiasaina amin'ny Narovan'i Arc welding. Ny singa manan-danja lehibe koa eo amin'ny fananganana ny baomba atomika "Manhattan".

US National piarovana

Tamin'ny 1925, ny United States governemanta namorona ny National réserve ny hélium tany Amarillo, Texas, mba hanome airships miaramila rehefa misy ady sy ny ara-barotra airships in peacetime. Ny fampiasana ny entona latsaka taorian'ny Faharoa tontolo izao, fa ny fotony dia nitombo tamin'ny 1950 ny manolotra azy, ankoatra ny zavatra hafa, dia manome toy ny coolant ampiasaina amin'ny famokarana ny oksizenina-hidrôzenina propellant nandritra ny hazakazaka habakabaka sy ny Ady Mangatsiaka. Ny fampiasana ny hélium tany Etazonia tamin'ny 1965, valo heny noho ny tampon'isan'ny fanjifàna amin'ny ady.

Taorian'ny amin'ny fananganan'anaka amin'ny ny lalàna momba ny harena ankibon'ny tany Bureau hélium 1960 Streak 5 orinasa tsy miankina mba hanesorana ny singa avy amin'ny entona voajanahary. Ity fandaharana naorina 425-km fantsona mba hampifandray ireo zava-maniry amin'ny governemanta lany entona ampahany saha akaikin'i Amarillo, Texas. Helium-azota mifangaro pumped ho ambanin'ny tany fitehirizana, ka nitoetra tany mandraka tsy misy ilaina ao.

Amin'ny 1995, ny boky tahiry dia nivory lavitrisa metatra toratelo, raha ny trosa ny National piarovana ny 1.4 lavitrisa dolara, izay nahatonga ny Kongresy Amerikana tamin'ny 1996 ny dingana tsy ho ao. Taorian'ny fananganana tamin'ny taona 1996 ny lalàna momba ny tsy miankina ny hélium Minisitry ny harena voajanahary nandefa fanafoanana fivarotana tamin'ny 2005.

Madio sy ny famokarana

Helium vokatra mandra-pahatongan'ny taona 1945 nanana fahadiovan'ny tokony ho 98%, ny hafa 2% teo amin'ny azota izay ampy ho an'ny airships. Tamin'ny 1945, dia namoaka kely ny 99,9 isan-jato ny entona ampiasaina ao amin'ny Arc welding. Amin'ny 1949, ny fahadiovan'ny ny vokatry ny singa dia nahatratra 99,995%.

Nandritra ny taona maro ny United States namokatra mihoatra ny 90% ny ara-barotra eran-hélium. Nanomboka tamin'ny 2004, isan-taona, raha tsy mbola niasa tao M ³ 140 ^tapitrisa, 85% izay mitranga any Etazonia, 10% dia natao tao Alzeria, sy ny sisa - any Rosia sy Polonina. Ny tena loharanom-hélium eo amin'izao tontolo izao dia entona voajanahary sahan'i Texas, Oklahoma sy Kansas.

Ny dingana mba hahazoana

Helium (fahadiovana 98,2%) dia sitrana avy amin'ny liquefaction ny entona voajanahary singa hafa amin'ny ambany mari-pana sy ny fanerena amin'ny avo. Ny adsorption hafa entona karbaona tony nampahavitrihana tsy afaka hahatratra ny fahadiovan'ny 99,995%. Kely ny vokatra nandritra ny rivotra hélium liquefaction amin'ny ambaratonga lehibe. Ao amin 'ny 900 taonina ny rivotra dia afaka hahazo ny 3,17 metatra toratelo. M gazy.

Fields ny fampiharana

Noble mandatsa-dranomaso no ampiharina eo amin'ny sehatra isan-karazany.

• Helium, izay fananana mamela ny hahazo mari-pana ambany indrindra, no ampiasaina ho toy ny hihena mpandraharaha amin'ny LHC, MRI supercondutor apparatuses andriamby sy ny nokleary andriamby akony spectrometers, zanabolana fitaovana, ary koa noho ny liquefaction ny oksizenina sy ny hidrôzenina ao amin'ny balafomanga "Apollo".
• Tahaka ny inert mandatsa-dranomaso noho ny welding aluminium sy ny hafa. Metaly ao amin'ny fanamboarana ny Semiconductors sy Optical kofehy.
• .. Mba hamorona tsindry eo amin'ny solika fiara mifono vy ny balafomanga fitaovana, indrindra fa ireo miasa amin'ny ranoka hidrôzenina, T ny gazy ihany no hélium miaro ny toetry ny aggregation raha mbola hidrôzenina rano);
• Izy-Ne entona lasers dia ampiasaina mba banjino ny barcode amin'ny biraon'ny boaty ao amin'ny toeram-pivarotana lehibe.
• Helium-Ion mikraoskaopy mamela anao hahazo sary tsara indrindra noho ny elektronika.
• Noho ny avo ambony permeability ny gazy dia ampiasaina mba hitsapana tete azo, ohatra eo amin'ny fiara-pana rivotra rafitra, ary koa ny haingana Mameno ny airbag eo fifandonana.
• Low hakitroky mamela ny haingon-trano feno hélium baolina. Ny inert mandatsa-dranomaso dia soloina gazy nipoaka in airships hidrôzenina sy ny balaonina. Ohatra, ao amin'ny Haitoetrandro, hélium balaonina dia ampiasaina mba hanandratra ny fitaovana fandrefesana.
• Ny cryogenic coolant no ampiasaina, satria ny mari-pana ny singa simika ao amin'ny kely indrindra azo atao rano fanjakana.
• Helium, izay manome izany ho fananana reactivity sy ny rano ambany solubility (sy ny ra), tao amin'ny mifangaro amin'ny oksizenina efa nahita fampiharana ao amin'ny taovam-pisefoana amin'ny rijan-ho antsitrika sy ny fanaovana ny asa caisson.
• Meteorites sy ny vato no nandinika ny votoatin'ny singa io mba hamaritana ny taonany.

Helium: ny fananana ny singa

Ary tena ara-batana fananana toy izao manaraka izao:

• Isa atomika: 2.
• Ny havany faobe ny hélium tsivaky: 4,0026.
• Mitsonika hevitra: no.
• Mangotraka: -268,9 ° C.
• Hakitroky (1 ATM, 0 ° C): 0,1785 g / n.
• oxidation fanjakana 0.