Már 641 szócikk közül válogathatsz.

Az Energiapédia egy bárki által hozzáférhető és szerkeszthető webes energetikai tudástár. Legyél Te is az Energiapédiát építő közösség tagja, és járulj hozzá, hogy minél több hasznos információ legyen az oldalon! Addig is, jó olvasgatást kívánunk!
Hirdetés


 A hélium egy színtelen, szagtalan, kémiailag közömbös gáz. A periódusos rendszer második kémiai eleme, a legkisebb rendszámú nemesgáz.

Vegyjele: He

Rendszáma: 2.

A hélium jellemzői:

A hélium a legalacsonyabb forráspontú és a hidrogén után a második leggyakoribb elem a világegyetemben, de a Föld légkörében csak nyomokban fordul elő.

A hélium egyatomos gáz, amely kizárólag nagy nyomáson szilárdul meg, közben sűrűsége jelentősen megnő. 4,21 kelvines forráspontja alatt, de a lambda pontnak nevezett 2,1768 kelvin fölött a hélium 4 izotóp normális folyékony állapotban van. Ezt hélium I-nek neveznek. A lambda pont alatt szuperfolyékonnyá válik. Olyan lesz, mintha nem hatna rá a gravitáció.

-          Atomtömege: 4,002 602(2) g/mol

-                     Elektronszerkezete: 1s2

-          Elektronok héjanként: 2

-          Halmazállapota: (0 °C, 101,325 kPa) ; 0,1786 g/L ; 0,95 K

-          Olvadáspontja: -272,2 °C, -458,0 °F 2,5 MPa nyomáson

-          Forráspontja: 4,22 K ; (-268,93 °C, -452,07 °F)

-          Olvadáshője: 0,0138 kj/mol

-          Párolgáshője: 0,0829 kj/mol

-          Kritikus nyomás: 0,227 MPa

-          Kritikus hőmérséklet: 5, 19 K (-267,81 °C)

 

A hélium történetem, felfedezése:

Az 1970-es évek elején főként csillagász kutatók, akik színképelemzéssel foglalkoztak, jutottak arra a következtetésre, hogy a kromoszférának (ami a Nap külső pereme)és más égitesteknek a színképe az addig ismeretlen és elemi jellegű anyag meglétére utal.

A Francia Akadémia megbízásában álló Pierre Janssen, francia csillagász 1868. augusztus 18-án Gunturban figyelte meg az indiai napfogyatkozást, ahol a héliumra utaló jeleket fedezett fel. A Nap látható maradt részének emissziós színképét vizsgálta spektroszkóppal. Ő fedezte fel a hélium-színképvonalat. A színkép fényes vonalakból áll, legfényesebb a Fraunhofer féle C- és F- vonalak, vagyis a hidrogén vonalai. ezek mellett vett észre egy fényes sárga vonalat körülbelül a nátrium D vonalainak helyén.

Dolgozni kezdett a spektroheliszkóp létrehozásán, mellyel akár fényes nappal is megfigyelhetővé vált a kromoszféra.

 Néhány hónappal később Normann Lockyer brit csillagász is észlelte ezt a sárga vonalat a Nap kromoszférájának színképében.

Mindketten beszámoltak a Francia Akadémiának, akik a hatalmas eredmény eléréséért emlékérmet verettek mindkettőjük képével. Ez az elismerés azonban inkább a spektrohelioszkóp felfedezésének szólt, nem pedig a héliumnak.

A hélium vonalat P. A. Secchi olasz csillagász elnevezte „új D-vonalnak”, vagyis D3 vonalnak.

A vonalat megtalálták más égitestek színképében is. Emissziós vonalként például Alfred Cornu megtalálta a Hattyú csillagkép egyik csillagában 1876-ban; 1888-ban Ralph Copeland pedig az Orion-köd színképében, 1894-ben James E. Keeler az Orion csillagkép Bétájának spektrumában; valamint ugyanő abszorbciós (sötét) vonalként az Orion egy másik csillagának színképében, mások abszorbciós vonalként egyes Wolf–Rayet csillagok, továbbá emissziós és abszorbciós vonalként egyaránt a Lant csillagkép Bétájának színképében.

Lockyer már 1868. november 15-én tudta, hogy a D3 vonal nem azonos a nátrium D vonalával, anyaga különbözik a nátriumtól, de még nem volt biztos benne, hogy ez egy új elem. Sokáig a hidrogén egy különleges formájának tulajdonította. Edward Frankland, a nagy tudományos tekintéllyel rendelkező vegyész, hajlandó volt segíteni neki, többek között Lockyer rendelkezésére bocsátotta vegyi laboratóriumát és asszisztenseit, hogy segítse spektroszkópiai kutatásait, és azzal foglalkoztak, hogy különféle gázmintákat tettek ki a legkülönfélébb nyomás- és hőmérsékletviszonyoknak, majd spektrogrammot készítettek.

1970-es években merülhetett fel Lockyerben, hogy ez egy új elem, de Frankland kételkedett ebben. Lord Kelvin a Brit Királyi Társaság egyik 1871-es ülésén beszélt Lockyer és Frankland hélium-hipotéziséről. Ez egyben a „hélium” szó első ismert és bizonyítható nyilvános említése. A vegyészek azonban még mindig kételkedtek a hélium létezésében.

A földön Luigi Palmieri, olasz meteorológus 1882-ben a Vezúvon héliumot mutatott ki a vulkán lávájából, ami arra utalt, hogy az elem a földön is létezik, de a felfedezést kételyek fogadták, így nem foglalkozott tovább vele.

A 1890-ben W. F. Hillebrand állított elő először héliumot vákuumban történő kénsavas melegítéssel uránércekből, de tévedésből a gázt tiszta nitrogénnek minősítette.

Így az első előállítás WWilliam Ramsay, brit vegyész nevéhez fűződik 1895-ben, aki szintén uránszurokérc egy fajtájából, a cleveit-mintából állított elő gázt, ásványi savas vákuumos melegítéssel. Oxigén hozzáadásával eltávolította belőle a nitrogént, majd elektromos szikrák segítségével állandósította a térfogatát. Ezután tömény kálium-hidroxid oldatba vezette és felfogta a keletkezett nitrogén-oxidot, illetve a többi nitrogénvegyületeket. Az így keletkezett és tisztított gázt Lockyer és William Crookes azonosította héliumként, miután spektroszkóppal megvizsgálták. Hillebrand az új elem felfedezéséről értesülve, levélben gratulált Ramsay-nek a sikeres kísérletért. Tőlük függetlenül Per Teodor Cleve és N. A. Langlet svéd kémikusoknak is sikerült nyers uránércből kivonnia héliumot Uppsalában, sőt sikerült akkora mennyiséget előállítaniuk a gázból, hogy az atomtömegét is meghatározhatták.

Így a ’90-es években már földi körülmények között állítottak elő héliumot. A 20. században egyértelművé vált, hogy ez egy közönséges elem a Világegyetemben, ugyanis a csillagokat működtető kémiai reakció egyik végterméke. Különleges tulajdonsága, hogy szuperfolyékony. Fontos szerepe van az atomfizikában és a kozmológiában.

További vizsgálatok kiderítették, hogy a hélium homogén vegyület és egyatomos gázmolekulákból áll, valamint igen passzív kémiailag. A héliummal ugyanis nem reagálnak a következő elemek: Na, Si, Be, Zn, Cd, B, Y, Tl, Ti, Th, Sn, Pb, P, As, Sb, Bi, Se, S, U, Co, Cl, Pt

 

1905-ben Hamilton Cady és David McFarland amerikai vegyészek felfedezték, hogy a hélium földgázból is kivonható.

1907-ben Ernest Rutherford és Thomas Royds bebzonyította, hogy a radioaktív bomlás alfa-részecskéje megegyezik a hélium atommagjával.

A hélium cseppfolyósítása egy holland tudós nevéhez fűződik. Heike KKamerlingh Onnes 1908-ban 1 K alá tudta hűteni a gázt.

1926-ban Willem Hendrik Keesom szilárd halmazállapotú héliumot állított elő.

1938-ban Pjotr Leonyidovics Kapica orosz fizikus megfigyelte, hogy a hélium-4 viszkozitása (belső súrlódása) az abszolút nulla fok közelében szinte nullára csökken – ez a jelenség a szuperfolyékonyság.

A hélium felhasználása:

Kereskedelemben kapható a nagy nyomás alatt tárolt, földgázból kivont hélium.

-          léghajók, léggömbök töltőanyaga (könnyebb a levegőnél)

-          mélytengeri búvárok légzőberendezéseiben nitrogén, hélium és oxigén keveréke, úgynevezett trimix található

-          MRI berendezéseknél, nukleáris reaktorok, szupravezető mágnesek és a kriogenika hűtőanyaga.

-          Kémiai közömbössége miatt védőgázként használják szilícium- és germániumkristályok növesztésekor, a titán- és cirkónium-kitermelésben, ívhegesztéskor és a gázkromatográfiában.

-          túlnyomás eléréséhez használják a folyékony üzemanyagú rakétákban

-          szuperszonikus sebességű légcsatornákban

-          fénycső töltőgázaként

-          szivárgás tesztelésére például üzemanyagszivattyúknál

-          élelmiszerek konzerválására

Érdekessége, hogy cseppfolyós állapotban erősen felkeverve akár egy hónapig is mozgásban tud lenni a kicsi viszkozitása miatt. 


A szócikkhez társított címkék:
hélium




Médiapédia Patikapédia Ecopédia Netpédia Biciklopédia Vinopédia Pókerpédia
marketing és média tudástár egyészségügyi enciklopédia gazdasági és pénzügyi tudástár internetes tudástár kerékpáros tudástár borkulturális tudástár pókerenciklopédia