ГЕ́ЛИЙ

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); t_кип 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.