ヘリウムは希ガスとして知られている元素です。 それは無色で無臭であり、宇宙全体に蔓延しています。 浮かぶヘリウム気球からヘリウムについて知っているかもしれません。 ただし、元素ヘリウムには、パーティー用気球よりも多くの用途があります。 また、自動車のエアバッグ、ハイテク機器、医療機器、航空機にも使用されています。 ヘリウムは、直接見ることはできませんが、現代の生活の主要な構成要素であり続けています。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
ヘリウムは宇宙で2番目に豊富な元素です。 ヘリウムは見たり匂いを嗅いだりすることはできませんが、テクノロジー、医療、さらには自動車など、日常の多くの用途で使用されています。
ヘリウムが世界にとって重要なのはなぜですか？
世界に対するヘリウムの重要性を理解するには、元素の特性についてさらに学ぶことが役立ちます。 さらに、その歴史と、その供給問題が現代の生活の側面にどのように影響するかについて学ぶことが重要です。
ヘリウムはガスの形で存在する元素です。 その原子記号は「彼」であり、その原子番号は周期表で2です。 ヘリウムの融点はすべての元素の中で最も低く、沸点は華氏-452度です。 温度を下げても液体のままでいられるのはヘリウムだけです。 極圧でのみ固化します。 これらの特性により、ヘリウムは超伝導材料などの特定の新しい技術に不可欠です。
ヘリウム元素は、宇宙に豊富に存在する水素に次ぐものです。 ヘリウムはすべての星に存在し、最も熱い星に最も豊富に含まれています。 それは星の核融合反応から生成されます。 実際、ヘリウムは私たち自身の星である太陽を研究しているときに最初に発見されました。 ヘリウムは太陽の下で流行しています。 それは不可欠な要素であり、したがって世界にとって重要です。
ヘリウムは1868年8月18日まで発見されませんでした。 ピエールジュールセザールヤンセンという名前のフランスの天体物理学者は、分光器と呼ばれる新しい天文装置を使用して光の波長を観測しました。 分光器は、スペクトルまたは光の波長を色の帯として表示しました。 分光器で日食した太陽を観察しているときに、ヤンセンは太陽の光の波長を見つけました それは、明るい黄色の形で、地球上でまだ見つかっている他のどの要素にも対応していませんでした ライン。 ヤンセンは、新しい要素を発見したことに気づきました。 別の天文学者である英国人ノーマン・ロッキャーも、太陽を見ながらこの観測を行いました。 彼らは両方とも、ヘリウムという元素を観察していました。これは、ロッカイヤーがギリシャ語で太陽を意味することにちなんで名付けたものです。 最終的に、1882年に、物理学者のルイージパルミエリが溶岩を分析しているときに明るい黄色のスペクトルを見つけたとき、ヘリウムは実際に地球のベスビオ山の溶岩で発見されました。 その後、ウィリアム・ラムゼーはヘリウムが地球上に存在することを証明する実験を行いました。 彼は、元素のラジウムが崩壊すると、ヘリウムを生成することを発見しました。 ペールテオドールクリーブとニルスアブラハムラングレは、1895年に、ヘリウムの原子量を抑止しました。
ヘリウムを研究することは、科学者が地球だけでなく他の惑星もよりよく理解するのに役立ちます。 太陽系では、科学者たちは巨大なガス惑星木星と土星の大気中にヘリウムを発見しました。 土星では、液体水素と混合された一種のヘリウム雨が、温度と圧力の極端な環境で大気中に降り注いでいます。 科学者たちは、このヘリウムの「雨」が惑星の核に落ちると考えています。 その解き放たれた重力ポテンシャルエネルギーは、土星をとても明るく輝かせるものかもしれません。これは、何年もの間科学者を困惑させてきた特徴です。
時が経つにつれて、科学者たちはヘリウムの性質についてもっと学びました。 ヘリウムの説明は、それが無色で無臭であり、空気よりも軽いということです。 これが、ヘリウムで満たされた気球が浮く理由であり、ヘリウムは水にあまり溶けません。 元素の不活性な性質は、ヘリウムの説明によく見られます。 歴史的に化学的に不活性であると考えられており、他の元素と反応しない傾向があります。 ヘリウムは2つの電子をあきらめたくありません。 それはその電子殻で安定したままです。 このため、ヘリウムは、周期表でネオン、アルゴン、ラドン、その他の希ガスとともに希ガスの1つに分類されます。
最近、科学者たちは、かつて考えられていたように、ヘリウムが完全に不活性ではないことを発見しました。 ヘリウムとナトリウムの元素から作られた結晶を発見したところ、研究者たちはヘリウムが他の原子と結合できることを発見しました 電子を共有していませんが、言い換えれば、他の原子と結合しますが、その過程で化学結合を形成しません。 代わりに、正に帯電した原子を互いに保護し、通常はそれらを引き離す反発力に対抗します。 地球の中心部などの極圧下では、ヘリウムと水素が圧縮されて安定した化合物を形成します。 科学者は、元素ヘリウムのより魅力的な側面を明らかにするかもしれません、そしてそれがまだそうであるかどうか それが本当に不活性であると考えることが可能であるか、またはそれが実際に極端に安定した化合物を形成できるかどうか 環境。
大気中では、ヘリウムは20万分の1程度しか濃縮されていません。 空気からヘリウムを抽出することは実用的、費用効果的、または効率的ではないため、人々がヘリウムを入手する方法ではありません。 代わりに、ヘリウムは天然ガスから生成されます。 水、硫化物、二酸化炭素などの不純物を最初に除去し、次に結果として生じる原油を除去する必要があります アルゴン、ネオン、水素、窒素などの他の元素をまだ含んでいるヘリウムは、高濃度で精製されます 圧力。 次に、この原油は過冷却されます。 アルゴンと窒素は液化され、最終的には窒素が蒸発します。 ヘリウムはネオン、窒素、水素から分離します。 活性炭による追加のろ過により、他のガスが除去されます。
ヘリウムは、世界中のいくつかの天然ガス鉱床で見つけることができます。 ただし、すべての天然ガス鉱床にあるわけではありません。 米国では、ヘリウムはカンザス、オクラホマ、テキサスの井戸から抽出されています。 テキサスだけでも、米国の主要な供給源である連邦ヘリウム保護区があります。ただし、この供給量は時間の経過とともに減少しています。 タンザニアにもヘリウムの大規模な堆積物が存在します。 現在、ヘリウムを精製する植物は世界に14しかありません。 ヘリウムは、崩壊する放射性鉱物にも含まれています。 それは自然にベリリウムとリチウムの宇宙とX線の衝撃から作られています。
ヘリウムの供給の減少が大きな問題になっています。 現代の技術におけるヘリウムへの依存度が高まり、その結果、供給が減少しました。 科学者たちは、ヘリウムの生産をより効率的かつ持続可能なものにするために取り組んでいます。 ヘリウムのリサイクルや再液化などの新しい方法は、研究者を助けることができる小規模で機能する可能性があります。 これは、供給が低下するにつれてヘリウムのコストを削減するのに役立ちます。
ヘリウムの発見は多くの素晴らしい革新をもたらしました。 最終的には、ヘリウムの多くの用途が出現するでしょう。 現代の生活では、ヘリウムの重要性は技術、医学、研究の分野で非常に大きいです。
ヘリウムは何に使用されますか？
ヘリウムには多くの用途があります。 もちろん、世界中の子供と大人を喜ばせるパーティーバルーンを埋めるために使用されます。 水素は非常に反応性が高いことがわかった後、ヘリウムが飛行船の水素に取って代わりました。 ヘリウムは、医学、科学研究、アーク溶接、冷凍、航空機用ガス、原子炉用冷却材、極低温研究、ガス漏れの検出に使用されます。 沸点が絶対零度に近いため、冷却特性に使用されます。 これにより、超伝導体での使用に魅力的です。 ヘリウムは、ロケットやその他の宇宙船の加圧にも使用されます。 伝熱剤としても使用されます。
医学では、気道閉塞、喘息、COPDなどの肺の問題を抱える患者を助けるためにヘリウムが使用されることがあります。 ヘリウムは肺の遠位肺胞へのより良いガス浸透を可能にするので、医学的に必要なときに肺の換気に使用されます。 ヘリウムは呼吸機能検査にも使用されます。 ヘリウムは、一酸化炭素の代わりに一部の腹腔鏡手術でも使用されます。 ヘリウムは、イメージングのラベルとして使用されることがあります。 ヘリウムは、開心術に使用され、酸素と混合され、肺のミストとして使用されることがあります。 ヘリウムは、MRIスキャナーの超伝導磁石を冷却するためにも使用されます。 放射線モニターもヘリウムを使用しています。
ヘリウムがダイバーにとって重要であることをご存知ですか？ ヘリウムはダイビングガス混合物の窒素に取って代わるので、ダイバーは中枢神経系に悪影響を与えることなく水中でより深く進むことができます。 この混合物がないと、ダイバーは「ベンド」と呼ばれる状態で圧力の影響を受ける可能性があります。
ヘリウムには多くの科学的用途があります。 大型ハドロン衝突型加速器は、冷却目的でヘリウムを使用します。 ヘリウムは、物理学の大きな進歩であるヒッグス粒子を発見するために使用されました。 核磁気共鳴分光計で使用されます。 超伝導体は、ヘリウムの極寒に囲まれている場合にのみ機能します。ヘリウムは、宇宙産業で衛星機器の冷却や宇宙船の燃料冷却材として使用されてきました。 気象学者は、気象観測にヘリウムで満たされた気球を使用します。 走査型電子顕微鏡は、画像の解像度を上げるためにヘリウムを使用することがあります。
ヘリウムは、車両の安全性においても重要な役割を果たします。 車両が衝突した場合にエアバッグを充填するために使用されます。
ヘリウムは液体の形で保管および出荷されており、非常に低温です。 反応性がないため、保護環境に最適です。 ヘリウムを直接取り扱わないでください。 非常に寒いので、危険な凍傷を引き起こす可能性があります。
ヘリウムは日常生活のどこにありますか？
日常生活で使われているヘリウムはいろいろな形で見つけることができます。 それは、リフティング剤として、パーティーバルーン、ダイビング混合物、光ファイバーで使用されます。 溶接工は、建設中のアーク溶接にヘリウムを使用します。 医師と外科医は、ヘリウムを使用して、肺と心臓の手技を行う患者を支援します。 食料品店を訪れ、食料品をスキャンすると、ヘリウムネオンレーザーを観察している可能性があります。 飛行船が頭上を航行しているのを見たことがあれば、それがヘリウムによって空中に保持されていることを確認できます。 日常生活でヘリウムの使用を見つけられるかどうかを確認してください。
ヘリウムは爆発性ガスですか？
ヘリウムは爆発性ガスではありません。 不燃性に分類されます。つまり、ヘリウムは燃焼できません。 液体の場合は非常に冷たく、他のガスを凍らせるほど冷たくなります。 ただし、容器が熱にさらされると、容器自体が破裂する可能性があります。 液化したヘリウムは、水中に置くと激しく沸騰する可能性があり、これにより容器内に大きな圧力がかかり、容器がその圧力から爆発するリスクが高まります。 しかし、それ自体では、ヘリウムは爆発しません。
ヘリウムを吸入した結果はどうなりますか？
気球からヘリウムを少し吸い込んでいる人のユーモラスな音を聞いたことがあるかもしれません。 ヘリウムを呼吸すると、人間の声のピッチが変化し、はるかに高く、きしむ音がし、漫画っぽくなります。 これを行う際の問題は、気球からヘリウムを吸い込んだときに、空気を吸い込んでいないことです。 人体は、適切に機能し、脳と体の必要な場所に酸素を取り込むために、空気を呼吸する必要があります。 少量のヘリウムを吸い込んでもめまいを引き起こす可能性があります。 しかし、それはまた、意識の喪失を引き起こし、窒息を引き起こす可能性があります。 ヘリウムの呼吸を続けると、無酸素症による死に至ることさえあります。これは、体からの酸素の飢餓を意味します。