Гелий

Oxygen

Гелий является химическим элементом с символом He и атомным номером 2. Он представляет собой бесцветный, не токсичный, инертный, одноатомный газ без вкуса и запаха, который возглавляет группу инертных газов в периодической таблице. Его точки кипения и плавления являются самыми низкими среди элементов, и он существует только в виде газа, за исключением экстремальных условий.

Гелий является вторым легким элементом и является вторым наиболее распространенным элементом в наблюдаемой Вселенной, присутствует в около 24% общей элементарной массы, что более чем в 12 раз больше массы всех тяжелых элементов вместе взятых. Его численность похожа на численность в Солнце и в Юпитере. Это связано с очень высокой энергией связи ядра (на нуклон) гелия-4 в отношении следующих трех элементов после гелия. Эта энергия связи гелия-4 также объясняет, почему он является продуктом как ядерного синтеза, так и радиоактивного распада. Большинство гелия во Вселенной является гелием-4, и, как полагают, было сформировано во время Большого взрыва. Большие объемы нового гелия создаются путем термоядерного синтеза водорода в звездах.

Гелий используется в криогенике (его наибольшее однократное применение, покрывающее около четверти производства), в частности, в охлаждении сверхпроводящих магнитов, с главным коммерческим применением в МРТ сканерах. Другими видами промышленного использования гелия являются газ наддува и продувки, в качестве защитной атмосферы для дуговой сварки и в таких процессах, как выращивание кристаллов, для изготовления кремниевых пластин на долю которых приходится половина добываемого газа. Хорошо известное, но малоиспользуемое - в качестве подъемного газа в аэростатах и дирижаблях. Как и в случае любого газа, плотность которого отличается от воздуха, вдыхание небольшого объема гелия временно изменяет тембр и качество человеческого голоса. В научных исследованиях, поведение в двух жидких фазах гелия-4 (гелий I и гелий II) имеет большое значение для исследователей, изучающих квантовую механику (в частности, свойство сверхтекучести) и тех, кто рассматривает явления, такие как сверхпроводимость в веществе вблизи абсолютного нуля.

В то время как воздушные шары являются, пожалуй, наиболее известным использованием гелия, они являются лишь небольшой частью всего использования гелия. Гелий используется для многих целей, которые требуют некоторые из его уникальных свойств, таких как его низкая температура кипения, низкая плотность, низкая растворимость, высокая теплопроводность, или инертность. Из общего мирового объема производства гелия на 2008 год около 32 млн кг (193 млн стандартных кубических метров) гелия в год, главным образом используется (около 22% от общего числа в 2008 году) в криогенике, большинство из чего включает в себя охлаждение сверхпроводящих магнитов медицинских МРТ сканеров. Другие основные виды использования (в целом около 60% от использования в 1996 году) были системы наддува и продувки, обеспечение контролируемых атмосфер, сварки и обнаружения утечек. Другие виды использования по категориям были относительно небольшими.

Гелий используется в качестве защитного газа при выращивании кристаллов кремния и германия, при производстве титана и циркония и в газовой хроматографии, так как он является инертным. Из-за своей инертности, термически и калорийно совершенной природы, высокой скорости звука, а также высокого значения коэффициента теплоемкости, он также полезен в сверхзвуковых аэродинамических трубах и импульсных установках.

Гелий используется в качестве защитного газа в процессах дуговой сварки на материалах, которые при температурах сварки загрязняются и ослабляются воздухом или азотом. Ряд инертных защитных газов используются в газоэлектрической сварке вольфрамовым электродом, но гелий используется вместо более дешевого аргона особенно для сварочных материалов, которые имеют более высокую теплопроводность, таких как алюминий или медь.

©2020