гелий67

1. Гелий

2. Характеристика элемента

Ге́лий — второй элемент периодической
системы химических элементов Д. И.
Менделеева с атомным номером 2.
Расположен в главной подгруппе
восьмой группы, первом периоде
периодической системы. Возглавляет
группу инертных газов в периодической
системе Менделеева. Обозначается
символом He (лат. Helium). Простое
вещество гелий (CAS-номер: 7440-59-7)
— инертный одноатомный газ без
цвета, вкуса и запаха.
Гелий — один из наиболее
распространённых элементов во
Вселенной, он занимает второе место
после водорода. Также гелий является
вторым по лёгкости (после водорода)
химическим веществом.

3.

4. История открытия

O
8 августа 1868 года французский учёный
Пьер Жансен во время полного солнечного
затмения в индийском городе Гунтур
впервые исследовал хромосферу Солнца.
Спектроскопия солнечных протуберанцев
наряду с линиями водорода - синей,
зелено-голубой и красной - выявила очень
яркую жёлтую линию, первоначально
принятую Жансеном и другими
наблюдавшими её астрономами за линию
D натрия. Независимо от него английский
астроном Норман Локьер обнаружил в
спектре неизвестную жёлтую линию с
длиной волны 587,56 нм, и обозначил её
как D3

5. Спустя два года Локьер, совместно с английским химиком Эдвардом Франкландом, пришел к мнению, что эта ярко-жёлтая линия не

принадлежит
ни одному из ранее известных химических элементов и предложил дать
новому элементу название "гелий" (от греч. hlioz - "солнце").
Американский химик гиллебранд, исследуя урановые минералы, установил,
что они при действии крепкой серной кислоты выделяют газы. Сам
гиллебранд считал, что это азот. Рамзай, обративший внимание на
сообщение гиллебранда, подверг спектроскопическому анализу газы,
выделяемые при обработке кислотой минерала клевеита. Он обнаружил, что
в газах содержатся азот, аргон, а также неизвестный газ, дающий яркую
желтую линию. Не имея в своем распоряжении достаточно хорошего
спектроскопа, рамзай послал пробы нового газа круксу и локьеру, которые
вскоре идентифицировали газ как гелий. В том же 1895 г. Рамзай выделил
гелий из смеси газов; он оказался химически инертным, подобно аргону.
Вскоре после этого локьер, рунге и пашен выступили с заявлением, что гелий
состоит из смеси двух газов - ортогелий и парагелий; один из них дает
желтую линию спектра, другой зеленую. Этот второй газ они предложили
назвать астерием (asterium) от греч.- Звездный. Совместно с траверсом
рамзай проверил это утверждение и доказал, что оно ошибочно, так как цвет
линии гелия зависит от давления газа.

6. Нахождение в природе, получение

Гелий занимает второе место по распространённости во Вселенной после
водорода - около 23% по массе. Однако на Земле гелий редок, образуясь
в результате альфа-распада тяжёлых элементов. В рамках восьмой
группы гелий по содержанию в земной коре занимает второе место (после
аргона). Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере
оцениваются в 5·1014 м3. Гелионосные природные газы содержат как
правило до 2% гелия по объёму (редко 8-16%). Среднее содержание гелия
в земном веществе - 3 г/т. Наибольшая концентрация гелия наблюдается в
минералах, содержащих уран, торий и самарий: клевеите, фергюсоните,
самарските, гадолините, монаците (монацитовые пески в Индии и
Бразилии), торианите. Содержание гелия в этих минералах составляет
0,8-3,5 л/кг, а в торианите оно достигает 10,5 л/кг. Природный гелий
состоит из двух стабильных изотопов: 4He и 3He. Известны ещё шесть
искусственных радиоактивных изотопов гелия.
В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных
газов.

7. Физические свойства

Простое вещество гелий - нетоксично, не имеет цвета, запаха и вкуса.
При нормальных условиях представляет собой одноатомный газ, Tкип
= 4,2K (наименьшая среди всех простых веществ). При атмосферном
давлении он не переходит в твёрдую фазу даже при крайне близких к
абсолютному нулю температурах.
При нормальных условиях гелий ведёт себя практически как
идеальный газ. Плотность 0,17847 кг/м3. Он обладает
теплопроводностью (0,1437 Вт/(м·К) при н.у.) большей, чем у других
газов, кроме водорода. Коэффициент преломления гелия ближе к
единице, чем у любого другого газа. Гелий менее растворим в воде,
чем любой другой известный газ (при 20°C около 8,8 мл/л). Скорость
его диффузии сквозь твёрдые материалы в три раза выше, чем у
воздуха, и приблизительно на 65 % выше, чем у водорода.
При пропускании тока через заполненную гелием трубку
наблюдаются разряды различных цветов, зависящих главным
образом от давления газа в трубке.

8. Химические свойства

Гелий - наименее химически активный
элемент восьмой группы таблицы
Менделеева. В газовой фазе он может
образовывать (при действии
электрического разряда или
ультрафиолетового излучения) так
называемые эксимерные молекулы, у
которых устойчивы возбуждённые
электронные состояния и неустойчиво
основное состояние: двухатомные
молекулы He2, фторид HeF, хлорид
HeCl. Время жизни таких частиц очень
мало, обычно составляет считанные
наносекунды. В отличие от многих
других газов гелий не образует
клатратов, так как маленькие атомы
гелия "ускользают" из слишком
больших для них пустот в структуре
воды.

9. Важнейшие соединения и их применения

К настоящему времени известно много как стабильных, так и
метастабильных соединений, включающих гелий. Прежде всего, это
молекулярные ионы He2(+), He2(2+) и HeH(+), образующиеся в
высокотемпературной плазме. В возбуждённом состоянии
экспериментально наблюдаются как нейтральная молекула He2, так и
более сложные соединения, например, HHeF, HgHe, CsFHeO и другие.
Причина того, что эти соединения неустойчивы и обнаруживаются только
в возбуждённом состоянии, довольно проста. Не - элемент с избытком
электронов, поэтому в основном состоянии его соединения имеют
заполненные разрыхляющие молекулярные орбитали, что делает
химическую связь весьма непрочной. В возбуждённом состоянии часть
электронов (или хотя бы один) покидают разрыхляющие орбитали,
переходя на верхние связывающие; это приводит к упрочнению хим.
связи. Из стабильных соединений гелия можно отметить сравнительно
недавно синтезированные эндофуллерены, например, He2C60. В этих
молекулах He находится внутри "шарообразной" конструкции С60.

10. Применение Уникальные свойства гелия широко используются: - в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки

чистых металлов;
- в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой
добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа;
- в качестве хладагента для получения сверхнизких температур;
- для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли), воздушных
шаров и оболочек метеорологических зондов;
- в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов;
- в качестве носителя в газовой хроматографии;
- для поиска утечек в трубопроводах и котлах; - для заполнения
газоразрядных трубок;
- как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах;
- в технике нейтронного рассеяния в качестве поляризатора и
наполнителя для позиционно-чувствительных нейтронных детекторов;
- в дыхательных смесях для глубоководного погружения;
- для изменения тембра голосовых связок (эффект повышенной
тональности голоса) за счет различия плотности обычной воздушной
смеси и гелия, и т.д;
- нуклид 3He является перспективным топливом для термоядерной
энергетики.

11. Химологический прогноз

Отличает легкость характера, способность легко
уменьшать объем своих запросов при
неблагоприятном внешнем давлении, прозрачность
помыслов и намерений.
В космосе ведущее место принадлежит двум
элементам – H и He. Таких людей привлекает
ракетная техника и космические путешествия, это их
стихия.

12. Распространение в природе

Гелий занимает второе место по распространённости во
Вселенной после водорода — около 23 % по массе[11]. Однако
на Земле гелий редок. Практически весь гелий Вселенной
образовался в первые несколько минут после Большого
Взрыва, во время первичного нуклеосинтеза. В современной
Вселенной почти весь новый гелий образуется в результате
термоядерного синтеза из водорода в недрах звёзд (см. протонпротонный цикл, углеродно-азотный цикл). На Земле он
образуется в результате альфа-распада тяжёлых элементов
(альфа-частицы, излучаемые при альфа-распаде — это ядра
гелия-4)]. Часть гелия, возникшего при альфа-распаде и
просачивающегося сквозь породы земной коры, захватывается
природным газом, концентрация гелия в котором может
достигать 7 % от объёма и выше.

13. Презентацию выполнила ученица 11 класса Костерина Ольга.