ГЕ́ЛИЙ
-
Рубрика: Химия
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
ГЕ́ЛИЙ (лат. Helium), He, химич. элемент VIII группы короткой формы (18-й группы длинной формы) периодич. системы; относится к благородным газам; ат. н. 2, ат. м. 4,002602. В природе два стабильных нуклида: 4Не (99,999863% по объёму) и 3Не (0,000137%). На Земле Г. – редкий элемент, образующийся при α-распаде ядер урана, тория и некоторых др. радиоактивных элементов. Общие запасы Г. в атмосфере, гидросфере и литосфере 5·1014 м3. В атмосферном воздухе Г. очень мало – 5,27·10–4% (по объёму). Содержание Г. в некоторых природных газах достигает нескольких процентов (по объёму). В космосе Г. по распространённости занимает 2-е место после водорода. Ядра атома 4Не называются альфа-частицами; из них состоят на 30% (по массе) Солнце, на 7% – космические лучи. В 1868 П. Ж. С. Жансеном и независимо англ. астрономом Дж. Локьером в спектре излучения солнечной короны при солнечном затмении были обнаружены линии, которые нельзя было приписать ни одному из известных в то время элементов. Новый элемент Локьер по месту обнаружения назвал «гелий»(от греч. ἥλιος – солнце). На Земле Г. впервые выделен в 1895 У. Рамзаем при нагревании минерала клевеита.
Конфигурация электронной оболочки атома Г. 1s2; молекула одноатомна. Энергия ионизации атома Г. 24,59 эВ – самая высокая среди атомов всех химич. элементов; химич. соединений Г. не образует. При нормальных условиях Г. – газ без цвета и запаха, плотность 0,178 кг/м3 (273 К), плохо растворим в воде – 9,78 см3/дм3 (273 К); tкип 4,22 К – самая низкая среди всех известных жидкостей. Гелий жидкий не отвердевает при нормальном давлении ни при каких темп-рах, переход в гелий твёрдый возможен только при давлении выше 2,5 МПа при темп-ре около 1,5 К. Ниже 2,17 К (т. н. λ-точка) жидкий Не I переходит в новое состояние Не II с уникальными свойствами (напр., аномально высокой теплопроводностью, сверхтекучестью). Эти свойства впервые экспериментально обнаружены П. Л. Капицей в 1938; в дальнейшем объяснены Л. Д. Ландау (см. в ст. Ландау теория сверхтекучести).
Г. выделяют из природных гелионосных горючих газов методами фракционной конденсации при низких темп-рах и адсорбции. Г. используют в качестве защитной среды при плавке, резке и сварке химически активных металлов и сплавов; в составе дыхательных смесей для водолазов; для наполнения дирижаблей, зондов, возд. шаров (подъёмная сила Г. составляет более 90% от подъёмной силы самого лёгкого, но взрывоопасного газа – водорода); в качестве рабочей среды в гелиевых течеискателях, принцип действия которых основан на способности атомов Г. быстро диффундировать через дефекты твёрдого тела, в газовой хроматографии. Жидкий Г. используется в лабораторной практике и технике для создания сверхнизких температур.