Хелийът е елемент, известен като благороден газ. Той е без цвят и мирис и е широко разпространен във Вселената. Може да знаете за хелий от хелиеви балони, които плуват. Елементът хелий обаче има много повече приложения от парти балоните. Използва се и в автомобилни въздушни възглавници, високотехнологично оборудване, медицински изделия и самолети. Хелийът продължава да бъде основен компонент на съвременния живот, въпреки че не можете да го видите директно.
TL; DR (твърде дълго; Не прочетох)
Хелийът е вторият най-разпространен елемент във Вселената. Въпреки че не можете да го видите или помиришете, хелийът се предлага в много ежедневни приложения, в технологиите, медицината и дори в автомобилите.
Защо хелийът е важен за света?
За да се разбере значението на хелия за света, помага да се научи повече за свойствата на елемента. Освен това е от решаващо значение да научите за неговата история и как проблемите с доставките се включват в аспекти на съвременния живот.
Хелийът е елемент, който съществува под формата на газ. Неговият атомен символ е „Той“, а атомният му номер е 2 на периодичната таблица. Точката на топене на хелия е най-ниската от всички елементи, а точката му на кипене е -452 градуса по Фаренхайт. Само хелий може да остане течен, дори ако температурата му е понижена. Той ще се втвърди само при екстремно налягане. Тези свойства правят хелия незаменим за някои по-нови технологии като свръхпроводящи материали.
Елементът хелий е на второ място след водорода по изобилието му във Вселената. Хелийът съществува във всяка звезда и е най-много в най-горещите звезди. Произвежда се от реакции на ядрен синтез в звездите. Всъщност хелийът е открит първо, докато е изучавал нашата собствена звезда, слънцето. Хелийът преобладава на слънце; това е съществен елемент и следователно важен за света.
Хелий е открит едва на 18 август 1868 г. Френски астрофизик на име Пиер Жул Сезар Янсен използва ново астрономическо устройство, наречено спектроскоп, за да наблюдава дължините на светлинните вълни. Спектроскопът показва спектрите или дължините на светлинните вълни като цветни ленти. Докато наблюдавал затъмненото слънце със спектроскоп, Янсен открил дължина на вълната в слънчевата светлина което не съответства на нито един друг елемент, все още намерен на Земята, под формата на ярко жълто линия. Янсен осъзна, че е открил нов елемент. Друг астроном, англичанинът Норман Локър, също направи това наблюдение, докато гледаше слънцето. И двамата бяха наблюдавали елемента хелий, който Локър кръсти на гръцката дума за слънцето. В крайна сметка през 1882 г. хелий всъщност е открит на Земята, в лавата на връх Везувий, когато физикът Луиджи Палмиери открива яркожълтите спектри, докато анализира лавата. По-късно Уилям Рамзи провежда експерименти, които доказват, че хелий съществува на Земята; той открива, че когато елементът радий се разпада, той произвежда хелий. Според Теодор Клив и Нилс Абрахам Лангер през 1895 г. ще определи атомното тегло на хелия.
Изучаването на хелий помага на учените да разберат по-добре не само Земята, но и останалите планети. В Слънчевата система учените откриха хелий в атмосферата на гигантските газови планети Юпитер и Сатурн. На Сатурн някакъв хелиев дъжд, примесен с течен водород, попада в атмосферата в екстремна среда на температура и налягане. Учените смятат, че този „хелий“ дъжд пада в сърцевината на планетата. Неговата освободена гравитационна потенциална енергия може да е това, което кара Сатурн да блести толкова ярко, черта, която озадачава учените от години.
С течение на времето учените научиха повече за свойствата на хелия. Описанието на хелия е, че е без цвят и мирис и е по-лек от въздуха. Ето защо балоните, пълни с хелий, плуват и хелийът не е много разтворим във вода. Инертните качества на елемента често присъстват в описанието на хелий. Исторически считан за химически инертен, той има тенденция да не реагира с други елементи. Хелий не иска да се откаже от двата си електрона; той остава стабилен с електронната си обвивка. Поради това хелийът е категоризиран като един от благородните газове, заедно с неон, аргон, радон и други благородни газове в периодичната таблица.
Наскоро учените откриха, че хелийът не е напълно инертен, както се смяташе някога. При откриването на кристали, направени от елементите хелий и натрий, изследователите установяват, че хелий може да се комбинира с други атоми макар да не споделя електроните си - с други думи, той се комбинира с други атоми, но не създава химически връзки в процеса. Вместо това той предпазва положително заредените атоми един от друг и противодейства на отблъскващата сила, която обикновено ги отблъсква. Под екстремно налягане, каквото може да е в ядрото на Земята, хелийът и водородът се компресират и образуват стабилни съединения. Учените могат да разкрият по-очарователни аспекти на елемента хелий и дали той все още ще бъде възможно е да се счита за наистина инертен или ако наистина може да образува стабилни съединения в екстремни условия среди.
В атмосферата хелийът е концентриран само в приблизително 1 част от 200 000. Не е практично, рентабилно или ефективно да се извлича хелий от въздуха, така че хората не получават хелий така. Вместо това хелий се произвежда от природен газ. Първо трябва да се отстранят примеси като вода, сулфиди и въглеродни диоксиди, а след това полученият суров продукт хелийът, който все още съдържа други елементи като аргон, неон, водород и азот, се пречиства при високо натиск. След това този суров продукт се охлажда супер. Аргонът и азотът се втечняват и в крайна сметка азотът се изпарява. Хелий се отделя от неон, азот и водород. Допълнителното филтриране с активен въглен отстранява други газове.
Хелий може да се намери в някои находища на природен газ по света. Не е обаче във всяко находище на природен газ. В САЩ хелий се добива от кладенци в Канзас, Оклахома и Тексас. Само в Тексас се помещава Федералният хелиев резерв, който е основното снабдяване за САЩ. Това снабдяване обаче намалява с времето. Голямо находище на хелий съществува и в Танзания. Сега в света има само 14 растения, които рафинират хелия. Хелий се намира и в разлагащи се радиоактивни минерали. Той е естествено направен от космическа и рентгенова бомбардировка на берилий и литий.
Свиването на хелия се превърна в основен проблем. Зависимостта от хелий в съвременните технологии се увеличи и в резултат на това предлагането намаля. Учените работят, за да направят производството на хелий по-ефективно и устойчиво. Нови методи като рециклиране и повторно втечняване на хелий може да работят в малък мащаб, което може да помогне на изследователите. Това може да помогне за намаляване на разходите за хелий, тъй като запасите му намаляват.
Откриването на хелий доведе до много големи иновации. В крайна сметка ще се появят много приложения на хелий. В съвременния живот важността на хелия е огромна в сферите на технологиите, медицината и изследванията.
За какво се използва хелий?
Има много приложения на хелия. Разбира се, с него се пълнят парти балони, които радват деца и възрастни по целия свят. Хелий замества водорода в дирижаблите, след като се установи, че водородът е силно реактивен. Хелий се използва за медицина, научни изследвания, дъгова заварка, охлаждане, газ за самолети, охлаждаща течност за ядрени реактори, криогенни изследвания и откриване на течове на газ. Използва се заради охлаждащите си свойства, тъй като точката му на кипене е близка до абсолютната нула. Това го прави привлекателен за използване в свръхпроводници. Хелийът се използва също и за ракети под налягане и други космически кораби. Използва се и като средство за пренос на топлина.
В медицината понякога хелий се използва за подпомагане на пациенти с белодробни проблеми като запушени дихателни пътища, астма и ХОББ. Хелийът позволява по-добро проникване на газ в дисталните алвеоли в белите дробове, така че се използва за белодробна вентилация, когато това е медицинско необходимо. Хелий се използва и за тестване на белодробната функция. Хелий се използва и в някои лапароскопски операции вместо въглероден окис. Понякога хелий се използва като етикет за изобразяване. Понякога хелий се използва за операция на открито сърце, смесва се с кислород и се използва като мъгла за белите дробове. Хелий се използва и за охлаждане на свръхпроводящите магнити в ЯМР скенери. Радиационните монитори също използват хелий.
Знаете ли, че хелийът е важен за водолазите? Хелий замества азота в смеси за гмуркане, така че водолазите да могат да отидат по-дълбоко под водата без негативни ефекти върху централната нервна система. Без тази смес водолазите биха могли да страдат от ефекти на натиск със състоянието, наречено „завои“.
Има многобройни научни приложения на хелия. Големият адронен колайдер използва хелий за целите на охлаждането. Хелий е използван за откриване на хигс бозона, голям пробив във физиката. Използва се в спектрометрите на ядрено-магнитен резонанс. Свръхпроводниците могат да работят само ако са заобиколени от силен студ на хелий, а хелийът се използва в космическата индустрия за охлаждане на сателитни инструменти и охлаждаща течност за космически кораби. Метеоролозите използват метеорологични балони, пълни с хелий, за наблюдение на времето. Сканиращите електронни микроскопи понякога използват хелий за по-добра разделителна способност на изображението.
Хелийът също играе важна роля за безопасността на превозните средства. Използва се за пълнене на въздушни възглавници при катастрофа на превозно средство.
Хелийът се съхранява и доставя в течна форма и е изключително студен. Липсата на реактивност го прави идеален за защитна среда. Никога не боравете директно с хелий. Толкова е невероятно студено, че може да причини опасни измръзвания.
Къде се намира хелий в ежедневието?
Можете да намерите хелий, използван в ежедневието под различни форми. Използва се като повдигащ агент, в парти балони, в смеси за гмуркане и в оптични влакна. Заварчиците използват хелий за заваряване на дъги в строителството. Лекарите и хирурзите използват хелий, за да помагат на пациенти с белодробни и сърдечни процедури. Когато посетите магазин за хранителни стоки и вашите хранителни стоки се сканират, вероятно наблюдавате хелий-неонови лазери. Ако някога видите над главата платно, можете да бъдете сигурни, че се държи нагоре от хелий. Вижте дали можете да забележите употребата на хелий в ежедневието, докато обикаляте деня си.
Хелий експлозивен газ ли е?
Хелийът не е експлозивен газ. Класифициран е като негорим, което означава, че хелийът не може да гори. Той е изключително студен в течна форма, толкова студен, че замразява други газове. Ако обаче контейнерът му е изложен на топлина, самият контейнер може да се спука. Втечненият хелий може да кипи бурно, когато се постави във вода и това може да доведе до голямо налягане в контейнерите, увеличавайки риска контейнерите да избухнат от налягането. Но сам по себе си хелийът няма да експлодира.
Какви са последиците от вдишването на хелий?
Може да сте чували хумористичния звук на някой, който вдишва малко хелий от балон. Дишането на хелий променя височината на човешкия глас, правейки го много по-висок, писклив и карикатурен. Проблемът при това е, че когато вдишвате хелий от балон, не дишате въздух. Човешките тела трябва да дишат въздух, за да функционират правилно и да получават кислород там, където е необходим в мозъка и тялото. Дори вдишването на малко количество хелий може да причини замайване. Но може и да причини загуба на съзнание и да причини задушаване. Продължаващото дишане на хелий може дори да доведе до смърт от аноксия, което означава глад на кислород от тялото.