[go: up one dir, main page]
Pojdi na vsebino

Helij

Uredi povezave
Iz Wikipedije, proste enciklopedije
Za druge pomene glej Helij (razločitev).
Helij, 2He
Helij
IzgovarjavaIPA: [ˈhɛːlij]
Videzbrezbarven plin, ki se sveti megleno sivo (ali rdečeoranžno če se uporabi visoko napetost) v električnem polju
Standardna atomska teža Ar, std(He)4,002602(2)[1]
Helij v periodnem sistemu
Vodik Helij
Litij Berilij Bor (element) Ogljik Dušik Kisik Fluor Neon
Natrij Magnezij Aluminij Silicij Fosfor Žveplo Klor Argon
Kalij Kalcij Skandij Titan (element) Vanadij Krom Mangan Železo Kobalt Nikelj Baker Cink Galij Germanij Arzen Selen Brom Kripton
Rubidij Stroncij Itrij Cirkonij Niobij Molibden Tehnecij Rutenij Rodij Paladij Srebro Kadmij indij Kositer Antimon Telur Jod Ksenon
Cezij Barij Lantan Cerij Prazeodim Neodim Prometij Samarij Evropij Gadolinij Terbij Disprozij Holmij Erbij Tulij Iterbij Lutecij Hafnij Tantal Volfram Renij Osmij Iridij Platina Zlato Živo srebro Talij Svinec Bizmut Polonij Astat Radon
Francij Radij Aktinij Torij Protaktinij Uran (element) Neptunij Plutonij Americij Kirij Berkelij Kalifornij Ajnštajnij Fermij Mendelevij Nobelij Lavrencij Raderfordij Dubnij Siborgij Borij Hasij Majtnerij Darmštatij Rentgenij Kopernicij Nihonij Flerovij Moskovij Livermorij Tenes Oganeson
Nt
↑
He
↓
Ne
vodik ← helij → litij
Vrstno število (Z)2
Skupinaskupina 18 (žlahtni plini)
Periodaperioda 1
Blok  blok s
Razporeditev elektronov1s2
Razporeditev elektronov po lupini2
Fizikalne lastnosti
Faza snovi pri STPplin
Tališče−272,20 °C (pri 2,5 MPa)
Vrelišče−268,928 °C
Gostota (pri STP)0,1786 g/L
v tekočem stanju (pri TT)0,145 g/cm3
v tekočem stanju (pri TV)0,125 g/cm3
Trojna točka−270,973 °C, 5,043 kPa
Kritična točka−267,9547 °C, 0,22746 MPa
Talilna toplota0,0138 kJ/mol
Izparilna toplota0,0829 kJ/mol
Toplotna kapaciteta20,78 J/(mol·K)[2]
Parni tlak (definirano z ITS-90)
P (Pa) 1 10 100 1 k 10 k 100 k
pri T (°C) −271,92 −271,48 −270,67 −268,94
Lastnosti atoma
Oksidacijska stanja0
ElektronegativnostPaulingova lestvica: brez podatkov
Ionizacijske energije
  • 1.: 2372,3 kJ/mol
  • 2.: 5250,5 kJ/mol
Kovalentni polmer28 pm
Van der Waalsov polmer140 pm
Barvne črte v spektralnem obsegu
Spektralne črte helija
Druge lastnosti
Pojavljanje v naraviprvobitno
Kristalna struktura ​heksagonalna gosto zložena (hgz)
Heksagonalna gosto zložena kristalna struktura za helij
Hitrost zvoka972 m/s
Toplotna prevodnost0,1513 W/(m⋅K)
Magnetna ureditevdiamagnetik[3]
Magnetna susceptibilnost−1,88·10−6 cm3/mol (298 K)[4]
Številka CAS7440-59-7
Zgodovina
Poimenovanjepo Heliju, grškemu bogu Sonca
OdkritjePierre Janssen, Norman Lockyer (1868)
Prva izolacijaWilliam Ramsay, Per Teodor Cleve, Abraham Langlet (1895)
Najpomembnejši izotopi helija
Izo­top Pogos­tost Razpolovni čas (t1/2) Razpadni način Pro­dukt
3He 0,0002 stabilen
4He 99,9998% stabilen
Kategorija Kategorija: Helij
prikaži · pogovor · uredi · zgodovina | reference

Helij (latinsko helium, angleško helium) je kemični element iz skupine žlahtnih plinov, ki ima v periodnem sistemu simbol He in atomsko število 2. Je najmanj reaktiven izmed vseh elementov, trenutno je poznanih le nekaj njegovih molekul, večina od njih je stabilna le pod visokimi pritiski. Ima najnižje tališče izmed vseh elementov pri 0,95 K, njegova posebnost pa je tudi, da pri navadnem zračnem pritisku ne more zamrzniti. Na Zemlji in na splošno v vesolju obstaja le kot plin, razen pri ekstremno nizkih temperaturah. Čeprav je na Zemlji dokaj redek, je v vesolju drugi najpogostejši element. Na Zemlji ga najdemo v večjih količinah npr. v zemeljskem plinu. Uporablja se v kriogeniki, v globokomorskih dihalnih sistemih, za napihovanje balonov in kot varovalni plin za številne namene. Helij ni strupen, vendar ima lahko njegovo vdihavanje še vedno smrtne posledice, saj onemogoči dostop kisika v kri.

Helij je poznan tudi kot supertekočina. Ima dve različni fazi tekočine. Nad točko lambda (2,1768 K) se obnaša kot navadna tekočina (poznana kot tekoči helij Ⅰ), pod njo pa nastane supertekočina (poznana kot tekoči helij Ⅱ).

Helijev laser

Leta 1895 ga je odkril Sir William Ramsay. Ime in simbol izvirata iz grščine, kjer helios pomeni Sonce.

Lastnosti

[uredi | uredi kodo]

Atom

[uredi | uredi kodo]

Helij ima vrstno število 2, torej ima dva protona. V naravi se pojavljajo izotopi helija brez, z enim ali z dvema nevtronoma, vendar ima velika večina atomov v jedru 2. Okoli jedra atoma krožita dva elektrona, ki zapolnita 1s orbitalo in tako tudi zapolnita prvo elektronsko lupino. zaradi tega je helij kemijsko stabilen in nerad sodeluje v kemijskih reakcijah, kar dokazujeta tudi ionizacijski energiji, ki sta višji od ionizacijskih energij vseh drugih elementov. Helijev atom je drugi najpreprostejši model atoma, takoj za vodikovim atomom (če ne upoštevamo nevtronija), vendar natančna določitev njegovih elektronov je že onemogočena, saj problem treh teles ne omogoča natančnih kalkulacij sistema s tremi telesi ali več.[5] Njegove elektrone lahko še vedno napovemo z relativno nizko napako 2% in v le nekaj korakih.[6] Iz kalkulacij lahko tudi ugotovimo, da je efektivni jedrski naboj Z v helijevem atomu okoli 1,69, in ne 2, kot je naboj jedra brez elektronov.[7]

Energija vezanja za pogoste izotope. Vidimo lahko, da ima 4He veliko višjo energijo vezanja kot ostali bližnji izotopi.[8]

4He ima tudi izredno visoko energijo vezanja (28,3 MeV)[9] in je zato tudi ena izmed glavnih razpadov večjih atomov (alfa delec).[10] Eksperimenti so pokazali, da tako v jedru, kot v elektronskem oblaku od središča ven pada gostota naboja, torej sledita nevtrona in protona v jedru istim načelom, kot elektrona.[11] Vsi fermioni zapolnijo 1s orbitalo, si izničujejo spine ter nimajo kotne gibalne količine. Če bi želeli dodati še en delec, bi s tem drastično zmanjšali stabilnost in zaradi tega ne obstaja stabilen izotop s petimi delci v jedru. Ob nadaljevanju raziskovanja se je ugotovilo, da energija veznanja sledi nekemu zaporedju. Pri tem so se izoblikovala t. i. magična števila, ki predstavljajo število nevtronov in protonov v jedrih, kjer je najvišja energija vezanja in so tako najbolj stabilni.[12] 4He ima tako za število nevtronov, kot število protonov magično število (2) in ima tako veliko višjo energijo vezanja kot ostali podobni atomi. Pomembno vlogo igra tudi parnost nevtronov in protonov, in sicer je za atom večja možnost, da je stabilen, če ima parno število nevtronov in protonov, kar 4He ima. Še en kriterij je, da ima atom več ali enako protonov kot nevtronov, čemur tudi sledi.[8][13]

Zaradi tolikšne stabilnosti 4He ga je veliko v zvezdah. Zvezde, podobne velikosti kot naše sonce, proizvajajo svetlobo z proton–proton fuzijo. V fuziji se pojavljajo vsi trije naravni izotopi helija, vendar se velika večina 2He in 3He pretvori v 4He. Tudi če je zvezda zmožna tvoriti večje atome, jih zelo težko, saj naslednja produkta, ki sta 5He ali 5Li, hitro razpadeta nazaj na 4He ter imata tako tudi nižjo energijo vezenja, kar pomeni, da se helij niti ne bi želez združiti v večje atome. Težji elementi zaradi istega problema tudi pri velikem poku niso mogli nastati in zato helij-4 v vesolju predstavlja 26% vse snovi po masi.[14] Naslednji element, ki ima višjo vezno energijo na nukleon je šele ogljik, kar bi za proizvodnjo zahtevalo trčenje treh 4He atomov skupaj naenkrat, za kar je zelo majhna možnost in se ga je zato pri velikem poku proizvedlo zelo malo.

Ostala izotopa sta manj pogosta in imata nižjo energijo vezanja. 3He je prav tako stabilen in ima energijo vezanja 8,7 MeV.[15] Je eden izmed dveh stabilnih izotopov, ki ima v jedru več protonov kot nevtronov, drugi je protij. Ima parno število protonov, vendar neparno število nevtronov, kar je druga najbolj optimalna kombinacija, vendar veliko slabša od prve.[8] 2He je izredno nestabilen, saj ima v jedru le dva protona in je brez nevtronov, kar resno krši idealno razmerje med nevtroni in protoni.[16] Če bi bila močna sila 2% močnejša, bi bil bistveno bolj stabilen.[17] Spin–spin interakcije med protonoma in Paulijevo izključitveno načelo povzročita, da protona nimata poravnanih spinov, kar se vidi v negativni sili vezenja.[18]

Še ena pomembna razlika je ta, da ima 3He zaradi lihega števila delcev (dva protona + nevtron + dva elektrona) spin ½, torej je fermion, 4He pa ima spin 0, torej je bozon.[19] To pomeni, da sledita drugačnim fizikalnim načelom in se zato pojavljajo nezanemarljive razlike med fizikalnimi lastnostmi obeh izotopov, kar se še posebej vidi v tekoči obliki.[20][21]

Makroskopske lastnosti

[uredi | uredi kodo]
Graf specifične toplote v odvisnosti od temperature.

Helij je pri sobni temperaturi brezbarven plin brez vonja ali okusa in ni vnetljiv.[22] Njegova gostota pri 20°C in navadnem pritisku je 0,1786 g/L, kar je skoraj sedemkrat manj gosto od navadnega zraka, zato se ga večina nahaja v višjih slojih atmosfere. Zaradi šibkih interakcij med atomi ima najnižje vrelišče izmed vseh elementov pri −268,96°C, zamrzne pa le pod visokim pritiskom.[23] Je slabo topen v polarnih topilih. Njegova topnost v vodi znaša 0,97 mL/L pri 0°C, 14 mL/L pri 21°C in 10,8 ml/L pri 50°C, v etanolu pa ni topen.[24][25][26][27] Čeprav je helij nepolaren, vseeno ni dobro topen v nepolarnih topilih. V nasičeni raztopini cikloheksana helij ne predstavlja niti 1% vseh atomov.[28] Parni tlak se hitro veča in pri temperaturah, višjih od 5,1 K za 4He in 3,3 K za 3He, nimamo še izmerjenih podatkov.[29] Gostota helija se s temperaturo manjša, razen okoli točke lambda, kjer je volumski raztezek za 4He negativen (pri 3He pa normalno narašča).[30][31] Specifična toplota helija s temperaturo zelo niha. Veliko povečanje je pri točki lambda (do prb. 12,6), nato pa začne znova strmo naraščati po 4 K.[31] Izparilna toplota se veča do okoli 3 K (23,7 J/gm) in začne nato strmo padati. Temperatura z naraščanjem entropije strmo narašča. Pri navadnem pritisku in entropiji 18 J/gK je temparatura 25 K. Toplotna prevodnost pri nizkih temperaturah narašča linearno, pri višjih pa se počasi upočasnjuje. Površinska napetost je pri 1 K 0,347 dyn/cm, nato pa strmo pade in je pri 5 K le še 0,020. Viskoznost helija po lambda točki spva narašča do 37,8 mikropoisov pri 2,8 K in začne nato padati. Hitrost zvoka v heliju pri nizkih temparaturah je veliko nižja, kot pri sobni temperaturi (glej infopolje za več informacij).[31]

Kemijske lastnosti

[uredi | uredi kodo]
Helijev atom z vidno elektronsko konfiguracijo po Bohrovem modelu

Helij je najmanj reaktiven izmed vseh elementov. Ima popolnoma zapolnjeno svojo zadnjo in edino elektronsko lupino oz. orbitalo 1s. Njegovi ionizacijski energiji sta najvišji izmed vseh elementov in posledično je tudi med elementi z najvišjo elektronegativnostjo. Elektronegativnosti po Paulingovi lestvici se mu sicer ne moremo določiti, vandar po Allred-Rochowovi lestvici je na tretjem mestu – takoj za neonom in fluorom.[32] Kljub temu helij ne tvori ionskih in kovalentnih vezi, saj z elektronsko afiniteto 0,080 eV komaj da teži k temu, da bi pridobil ali oddal elektrone.[33] Pearsonova gostota helija je 12,3 eV, kar je najvišja vrednost izmed vseh elementov in se z agregatnim stanjem minimalno spreminja.[34] Polarizabilnost 4He je 0.51725408(5), kar je izredno nizko, zato lahko tvori le zelo šibke van der Waalsove sile.[35] Znana oksidacijska stanja helija so od −1 do +2, vendar razen oksidacijskega stanja 0 drugi niso bili opaženi še v spojini, vendar le kot prosti ioni.[36] Od ionov se v naravi pojavlja He2+ oziroma natančneje 4He2+, ki je v bistvu le jedro 4He, brez elektronov. Nastane kot stranski produkt ɑ–razpada in zaradi tega nima elektronov, ki pa jih lahko pridobi iz okolice. Tako se lahko spremeni v stabilnejši He+ ali v želeno stanje, nevtralen He.[37] Vse ione se da proizvesti tudi umetno.[38][39] Velika verjetnost je tudi, da obstaja He2−, vendar njegov obstoj še ni bil dokazan.[40] Raziskovanje novih helijevih ionov bo potekalo v negativno smer, saj ne more tvoriti kationa z nabojem več kot 2, saj imamo le dva protona. Verjetnost, da bi se druga oksidacijska stanja pojavljala v molekulah je nizka. Zaradi velike elektronegativnosti bi helij pobral elektrone drugega atoma, vendar med njima ne bi nastala ionska vez, saj bi bil helij sedaj nevtralen. Med njima bi se lahko vzpostavile le van der Waalsove sile, kot pri ostalih do sedaj znanih molekulah.[41]

Alotropi

[uredi | uredi kodo]

Najpogostejša oblika helija na Zemlji je atomna oblika. V njej helijevi atomi niso povezani drug z drugim.[42] Ta oblika je najpreprostejša in najstabilnejša, saj helij nerad tvori molekule in so zato te manj stabilne.[43]

Strukturna formula helijevega trimerja (He3)

Poznamo tudi helijev dimer, trimer in tetramer, v katerih je helij z van der Waalsovimi silami povezan še z enim, dvema oz. tremi atomi.[44][45][46] Helijev dimer ima zelo dolgo dolžino vezi – kar 62 ± 10 Å.[47][48] Za primerjavo, dolžina vezi v vodi je le 0,95 Å. Energija vezanja v dimeru je le 1,1 mK in zaradi tega že ob manjših zunanjih silah razpade.[49] Helijev trimer in tetramer imata ciklično obliko, imenovano tudi kvantni halo.[50][51] Ima še daljšo dolžino vezi, okoli 100 Å. Atomi so v Efimovem stanju, ki je bilo predvideno že več kot 40 let nazaj, vendar odkrito šele leta 2015. Zaradi dolgih vezi se helijevi atomi razporedijo asimetrično in ne tvorijo enakostraničnega trikotnika.[52] Helijeve molekule so lep primer prikaza, kako ima razlika med fermionom in bozonom vpliv na kemijske lastnosti. Helijev dimer je namreč lahko le iz dveh 4He, dimera 4He3He in 3He2 nista stabilna. Podobno je tudi pri tri- in tetramerih; v vsaki izmed molekul morata biti najmanj dva bozona.[50] Razlika v izotopih tudi vpliva na to, ali molekula doseže popolni kvantni halo. Pri trimeru tako 4He3 in 4He23He dosežeta popolni halo, medtem ko so izračuni pokazali, da tetramera 4He4 in 4He33He ne dosežeta popolnih halojev, vendar le 4He23He2.[46]

Najverjetneje obstaja tudi metalična oblika helija. V tej obliki začne helij prevajati elektriko in dobi izgled kovine. Po nekaterih izračunih je predvideno, da se helij spremeni v enojno ionizirano metalično obliko že pri gostoti 5,3 g/cm3, po drugačnih načinu izračuna pa naj bi postal kovina šele pod pritiskom okoli 25,7 TPa, ko bi imel gostoto 21,3 g/cm3.[53][54][55] V obeh primerih bi moral biti helij pod velikim pritiskom, nekajkrat višjim od zračnega pritiska na Zemlji. Predvidena je tudi dvojno ionizirana oblika, ki pa bi zahtevala še bolj gost helij in tako večji pritisk.[56] Kljub težko dosegljivim pogojem, ki omogočajo metalično obliko, se metaličen helij najbrž pojavlja v vesolju. Obstajal naj bi v zunanjih slojih belih pritlikavk. Bele pritlikavke naj bi imele gosto sredico iz ogljika in kisika, okrog pa obdane s skoraj čistim helijem in vodikom.[57] V obliki tekoče kovine, podobne živemu srebru, bi se lahko tudi pojavljal v jedrih Jupitra in Saturna. Tam bi bil helij izpostavljen pritisku okoli 7 TPa in temparaturam med 10.000 in 20.000 K.[58][59]

Zabeležen je tudi obstoj amorfne oblike, ki je bila dosežena z 4He pri temapraturi 0,05 K in tlaku 48,6 bara. Pri temperaturah, višjih od 1 K se amorfen helij preprosto stopi v tekoč helij .[60]

Izotopi

[uredi | uredi kodo]
Glavni članek: Izotopi helija
3He – lažji stabilni izotop, v naravi se pojavlja približno eden na milijardo helijevih atomov.
4He – prevladujoči izotop helija

Znanih je 9 izotopov helija, od 2He do 10He, od teh sta stabilna le 3He in 4He.[61] Najpomembnejša izotopa za raziskovanje sta, poleg stabilnih izotopov, tudi 2He in 10He, torej skrajna dva do sedaj odkrita izotopa. V naravi je večina (več kot 99%) helija 4He, poleg stabilnih izotopov pa se v naravi v sledovih pojavlja tudi 2He.[62] Za razliko od večine ostalih elementov se helijevi izotopi v naravi pojavljajo ločeno, še vedno kot zmes obeh stabilnih izotopov, vendar eden bistveno prevladuje.[63]

2He, v jedrski fiziki večkrat klican diproton, je pomemben, saj predstavlja skrajnosti atomov.[64][65] Je eden izmed petih do sedaj odkritih izotopov, ki imajo v jedru le eno vrsto nukleona, kar omogoča preučevanje stabilnosti in obnašanja enakih delcev vezanih med sabo.[66] Je tudi eden izmed dveh izotopov helija (poleg 4He), ki ga izvrže jedro nestabilnih atomov. 2He nastane pri nekaterih dvoprotonskih emisijah, na primer pri 18Ne.[67] Obstoj diprotona še ni popolnoma dokazan, vendar je velika verjetnost, da obstaja.[16] Prav tako nimamo natančnih podatkov za njegov razpad. Vemo, da je razpolovna doba krajša od milijardinke sekunde ter da večinoma razpade na protij.[68] Iz proton-proton fuzije v zvezdah vemo, da zelo redko razpade tudi na devterij. Odstotek, ko diproton razpade na devterij je ocenjen na 10−28%.[69] Na zemlji se pojavlja v sledovih in le v višjih slojih atmosfere. Nastane, ko helij-3 in helij-4 iz kozmičnih žarkov trčita v vodikove atome. Ker razpade zelo hitro je njegov delež težko predvideti in se hitro spreminja. Helij-2 se pojavlja le v odročnih krajih in v zelo majhnih deležih, zato je nevarnost, da bi bil helij radioaktiven, minimalna.[70][71]

3He in 4He sta edina stabilna izotopa helija. Helij-3 je eden izmed dveh (poleg protija) stabilnih izotopov, v katerih je število protonov višje od števila nevtronov. Za razliko od izotopov ostalih elementov, imata 3He in 4He velike razlike v lastnostih, ki so vidne še posebej pri nizkih temperaturah. Razlog za to je, da ima helij-3 liho število fermionov, helij-4 pa sodo. Več lastnosti 3He in 4He je opisanih pod lastnosti atoma. Večina helija na zemlji obstaja že od same formacije zemlje, v manjših deležih pa nastaja na zemlji helij-4 z razpadom alfa, helij-3 pa z razpadom tritija. Oba izotopa se tudi pojavljata v kozmičnih žarkih.[72] Nahajališča obeh izotopov v naravi so precej različna – helij-4 se v največjih količinah pojavlja v zemeljskem plinu, kamor pride po alfa razpadu radioaktivnih elementov v notranjosti Zemlje.[73] Helij-3 je bistveno težje pridobiti. Največ se ga pojavlja okoli vulkanov, kot prost v ozračju ali ujet v bazaltnih kamninah.[74][75]

Izotopi, višji od 4He so vsi nestabilni. Opazi se lahko, da imajo izotopi s sodim številom nevtronov daljšo razpolovno dobo, kot tisti z lihim številom, kar dokazuje večjo stabilnost atomov, če je sodo število protonov in nevtronov v jedru.[76] Pri raziskovanju izotopov je bilo veliko zanimanje za iskanje izotopa 10He, saj ima 8 nevtronov in 8 je še eno magično število.[77] Kljub temu, da sta obe števili magični, je 10He hudo nestabilen in razpade v 3,1 zeptosekunde.[78][79] Najmanj stabilen izmed vseh do sedaj odkritih izotopov je 5He, ki ima zaradi dodanega kršenja stabilnosti 4He z enim nukleonom veliko težnjo, da bi se spremenil nazaj v 4He.[8] Večina težkih helijevih izotopov razpade na lažje izotope helija, 6He in 8He pa največkrat na litij. Od leta 2000 ni bil odkrit noben nov izotop. 11He je najbrž zaradi istih razlogov kot 5He izredno nestabilen.

Ločevanje 3He in 4He

[uredi | uredi kodo]

3He in 4He sta edina izotopa, na katerih lahko delamo eksperimente, saj imajo drugi prekratke razpolovne dobe.[79] Poraba helija-3 v ZDA je bila leta 2020 okoli 60.000 litrov in narašča.[80] Cene helija-3 sunkovito rastejo zaradi pomanjkanja izotopa v naravi.[73] Leta 2009 je bila za komercialno uporabo cena helija-3 450$ na liter, medtem ko sedaj dosega ceno tudi po 2750$. Razlog za to izvira tudi iz slabe eficentnosti procesov za purifikacijo. Obstajajo trije glavni načini purifikacije: najpogosteje se uporablja purifikacija supertekočih izotopov helija. Proces je drag in zahteva posebno opremo, pri njem pa izgubimo okoli 50% helija-3. Drugi način zahteva še nižje temperature, vendar z njim ne izgubimo toliko helija-3, saj se ne meša več s helijem-4. Tretji način vključuje semipermiabilne membrane, ki bi imele razpoke dovolj velike za prehod 3He, vendar ne 4He.[75]

Agregatna stanja

[uredi | uredi kodo]

Je komprimiran plin - v visokih koncentracijah lahko učinkuje dušeče. Pri vdihavanju pride do t. i. Mickey Mouse efekta-trenutna višja frekvenca glasu. Kot utekočinjen plin je nizkotemperaturen; kontakt s tekočino lahko povzroči mrzle opekline/ozebline.

Obstojnost in reaktivnost

[uredi | uredi kodo]
  • stisnjen plin - stabilen pod normalnimi pogoji.
  • tekoč plin - stabilen pod normalnimi pogoji. Iztekajoča se tekočina lahko povzroči krhkost konstrukcijskih materialov.

Pridobivanje

[uredi | uredi kodo]
Zaloge helija v ZDA

Helij se nahaja v atmosferi v koncentraciji približno petih delcev na milijon. Zaradi nizke koncentracije je komercialno pridobivanje iz zraka nepraktično. Na srečo pa je bilo odkritih nekaj nahajališč zemeljskega plina, ki vsebujejo precejšnje količine helija. Tako se ves komercialni helij pridobiva iz nahajališč naravnega plina, katerega majhen del je tudi helij v koncentracijah nad 0,3 odstotka na količino zemeljskega plina. Večina helija na svetu prihaja iz nahajališč zemeljskega plina, ki so v ozkem pasu ozemlja Teksasa, Oklahome in Kansasa ter na vzhodnem kraku Skalnega gorovja v Združenih državah Amerike.[81]

Uporaba

[uredi | uredi kodo]

Helij se uporablja:

  • pri obdelavi kovin, za oblikovanje inertne plinske zaščite in preprečevanje oksidacije med varjenjem kovin, kot so aluminij, nerjaveče jeklo, baker in magnezijeve litine;
  • v letalski in vesoljski industriji kot gorivo za ultralahka letala, aerostate/balone;
  • v polprevodniški industriji za zagotavljanje varovalne atmosfere ter kot medij za prenos toplote pri rasti germanijevih in silicijevih kristalov za tranzistorje in laserje;
  • za izdelavo optičnih vlaken za telekomunikacijske kable;
  • pri kemijski obdelavi (kot nosilni plin) za omogočanje analize čistosti in sestave kemijskih snovi s kromatografijo;
  • za odkrivanje uhajanja (oz. za preverjanje brezhibnosti glede tega) pri tlačnih ali vakuumskih sistemih oz. za preskus uhajanja pri cevovodih;
  • pri globokomorskem potapljanju (kot nosilni plin za kisik) za omogočanje dihanja v primeru sintetičnih dihalni zmesi, ki jih uporabljajo globokomorski potapljači, ki se ukvarjajo z znanstvenimi raziskavami, raziskovanjem ali razvojem virov nafte in plinov na odprtem morju.

Glej tudi

[uredi | uredi kodo]

Sklici

[uredi | uredi kodo]
  1. ↑ Meija, Juris; in sod. (2016). »Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)«. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265–91. doi:10.1515/pac-2015-0305.
  2. ↑ Shuen-Chen Hwang, Robert D. Lein, Daniel A. Morgan (2005). "Noble Gases". Kirk Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Wiley. pp. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01.
  3. ↑ Magnetic susceptibility of the elements and inorganic compounds, in Handbook of Chemistry and Physics 81st edition, CRC press.
  4. ↑ Weast, Robert (1984). CRC, Handbook of Chemistry and Physics. Boca Raton, Florida: Chemical Rubber Company Publishing. str. E110. ISBN 0-8493-0464-4.
  5. ↑ Krishnaswami, Govind S.; Senapati, Himalaya (2019). An Introduction to the Classical Three-Body Problem. doi:10.1007/s12045-019-0760-1. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  6. ↑ »The Old Quantum Physics of Neils Bohr and the Spectrum of Helium: A Modified Version of the Bohr Model«. www.sjsu.edu. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 7. januarja 2017. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  7. ↑ Variational Methods (PDF). UNIVERSITY OF ILLINOIS URBANA-CHAMPAIGN. 2015. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  8. ↑ 8,0 8,1 8,2 8,3 »The Magic Numbers for Nuclear Isotope Stability«. www.sjsu.edu. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 21. aprila 2021. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  9. ↑ »The Structure and Binding Energy of the Alpha Particle, the Helium 4 Nucleus«. www.sjsu.edu. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 30. januarja 2020. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  10. ↑ Nave & R.
  11. ↑ Saha, Aparna; Talukdar, B. (2017). On the correlation measure of two-electron systems (PDF) (v angleščini). arXiv:1703.03591. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  12. ↑ »Nuclear Magic Numbers«. Chemistry LibreTexts (v angleščini). 2. oktober 2013. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  13. ↑ The Basic Rules, Nuclear Stability, Radioactive Decay and Radioactive Dating (PDF) (v angleščini). Woods Hole Oceanographic Institution. 2005. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  14. ↑ Nave & R.
  15. ↑ »The Division of the Binding Energy of the Helium 3 Nuclide Between That Due to the Strong Force and That Due to Nucleon Spin Pair Formation«. www.sjsu.edu. Arhivirano iz prvotnega spletišča dne 7. januarja 2017. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  16. ↑ 16,0 16,1 Bradford, R. A. W. (1. junij 2009). »The effect of hypothetical diproton stability on the universe«. Journal of Astrophysics and Astronomy (v angleščini). Zv. 30, št. 2. str. 119–131. doi:10.1007/s12036-009-0005-x. ISSN 0973-7758.
  17. ↑ Bratford, R. A. W. The Effect of Hypothetical Diproton Stability on the Universe (PDF) (v angleščini). Pridobljeno 19. januarja 2021.
  18. ↑ Bertulani, C. A. (2007). Nuclear Physics in a Nutshell. ISBN 978-0-691-12505-3.
  19. ↑ Bloch, Itay M.; Hochberg, Yonit; Kuflik, Eric; Volansky, Tomer (2020). Axion-like Relics: New Constraints from Old Comagnetometer Data (PDF) (v angleščini). arXiv:1907.03767. Pridobljeno 20. januarja 2021.
  20. ↑ Böhm, Helga M. & idr. 2010.
  21. ↑ Ranninger, J. (2007). Are There Heavy Bosons in Heavy-Fermion Systems and 3He? (v angleščini). EPL. doi:10.1209/0295-5075/3/3/016. Pridobljeno 19. januarja 2021.
  22. ↑ »HELIUM | CAMEO Chemicals | NOAA«. cameochemicals.noaa.gov. Pridobljeno 20. januarja 2021.
  23. ↑ Page, Chester H. (1. marec 1938). »Van der Waals Forces in Helium«. Physical Review. Zv. 53, št. 5. str. 426–430. doi:10.1103/PhysRev.53.426. ISSN 0031-899X.
  24. ↑ PubChem. »Hazardous Substances Data Bank (HSDB) : 553«. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (v angleščini). Pridobljeno 20. januarja 2021.
  25. ↑ O'Neil, M.J. (ed.). The Merck Index - An Encyclopedia of Chemicals, Drugs, and Biologicals. Cambridge, UK: Royal Society of Chemistry, 2013., p. 856
  26. ↑ Haynes, W.M. (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. 94th Edition. CRC Press LLC, Boca Raton: FL 2013-2014, p. 4-66
  27. ↑ Venable CS, Fuwa T; Ind Eng Chem 14: 139-42 (1922)
  28. ↑ Gallardo, María Asunción; Melendo, José María; Urieta, José Santiago; Losa, Celso Gutierrez (1986). Solubility of non-polar gases in cyclohexanone between 273.15 and 303.15 K at 101.32 kPa partial pressure of gas (v angleščini). Pridobljeno 20. januarja 2021.
  29. ↑ »Quantum Design North America - Helium Vapor Pressure / Temperature Calculator«. qdusa.com. Pridobljeno 20. januarja 2021.
  30. ↑ evonne (22. september 2014). »Dilatometry«. SlideServe (v angleščini). Pridobljeno 20. januarja 2021.
  31. ↑ 31,0 31,1 31,2 11. PROPERTIES OF HELIUM (PDF) (v angleščini). AIR FORCE MATERIAIS LABORATORY. 1970. Pridobljeno 18. januarja 2021.
  32. ↑ Ghosh, Dulal Chandra; Chakraborty, Tanmoy; Mandal, Bhabatosh (1. oktober 2009). »The electronegativity scale of Allred and Rochow: revisited«. Theoretical Chemistry Accounts (v angleščini). Zv. 124, št. 3. str. 295–301. doi:10.1007/s00214-009-0610-4. ISSN 1432-2234.
  33. ↑ Dong, Xiao; Oganov, Artem R.; Goncharov, Alexander F.; Stavrou, Elissaios; Lobanov, Sergey; Saleh, Gabriele; Qian, Guang-Rui; Zhu, Qiang; Gatti, Carlo (Maj 2017). »A stable compound of helium and sodium at high pressure«. Nature Chemistry. Zv. 9, št. 5. str. 440–445. doi:10.1038/nchem.2716. ISSN 1755-4330.
  34. ↑ Grochala, Wojciech. The Generalized Maximum Hardness Principle revisited and applied to atoms and molecules (Part 1) (PDF). Chemistry. str. 3. doi:10.1002/chem.200. Pridobljeno 20. januarja 2021.
  35. ↑ Puchalski, Mariusz; Szalewicz, Krzysztof; Lesiuk, Michal; Jeziorski, Bogumil (25. februar 2020). »QED calculation of the dipole polarizability of helium atom«. arXiv:1912.12242 [physics]. doi:10.1103/PhysRevA.101.022505.
  36. ↑ Tanaka & Nozomi 2009.
  37. ↑ »Alpha (α) Radioactivity | PhysicsOpenLab« (v ameriški angleščini). Pridobljeno 20. januarja 2021.
  38. ↑ Souda, R.; Yamamoto, K.; Hayami, W.; Aizawa, T.; Ishizawa, Y. (15. februar 1995). »Low-energy ${\mathrm{H}}^{+}$, ${\mathrm{He}}^{+}$, ${\mathrm{N}}^{+}$, ${\mathrm{O}}^{+}$, and ${\mathrm{Ne}}^{+}$ scattering from metal and ionic-compound surfaces: Neutralization and electronic excitation«. Physical Review B. Zv. 51, št. 7. str. 4463–4474. doi:10.1103/PhysRevB.51.4463.
  39. ↑ Hiraoka, Kenzo; Mori, Toshiharu (1. april 1990). »Stability of rare gas cluster ions«. The Journal of Chemical Physics. Zv. 92, št. 7. str. 4408–4416. doi:10.1063/1.457751. ISSN 0021-9606.
  40. ↑ Wei, Qi; Kais, Sabre (2007). Dimensional scaling treatment of stability of atomic anions induced by superintense, high-frequency laser fields (PDF) (v angleščini). THE JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS. doi:10.1063/1.2768037. Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 27. oktobra 2021. Pridobljeno 20. januarja 2021.
  41. ↑ Crew, Bec. »Forget What You've Learned - Scientists Just Created a Stable Helium Compound«. ScienceAlert (v britanski angleščini). Pridobljeno 20. januarja 2021.
  42. ↑ PubChem. »Helium«. pubchem.ncbi.nlm.nih.gov (v angleščini). Pridobljeno 21. januarja 2021.
  43. ↑ Stipanović 2016.
  44. ↑ Austad, Jon; Borgoo, Alex; Tellgren, Erik I.; Helgaker, Trygve (28. oktober 2020). »Bonding in the helium dimer in strong magnetic fields: the role of spin and angular momentum«. Physical Chemistry Chemical Physics (v angleščini). Zv. 22, št. 41. str. 23502–23521. doi:10.1039/D0CP03259J. ISSN 1463-9084.
  45. ↑ Kunitski, Maksim; Zeller, Stefan; Voigtsberger, Jörg; Kalinin, Anton; Schmidt, Lothar Ph H.; Schöffler, Markus; Czasch, Achim; Schöllkopf, Wieland; Grisenti, Robert E. (1. maj 2015). »Observation of the Efimov state of the helium trimer«. Science (v angleščini). Zv. 348, št. 6234. str. 551–555. doi:10.1126/science.aaa5601. ISSN 0036-8075. PMID 25931554.
  46. ↑ 46,0 46,1 Stipanović, Petar; Vranješ Markić, Leandra; Boronat, Jordi (12. januar 2017). »Quantum Halo States in Helium Tetramers«. The Journal of Physical Chemistry. A. Zv. 121, št. 1. str. 308–314. doi:10.1021/acs.jpca.6b10656. ISSN 1520-5215. PMID 27977201.
  47. ↑ Luo, Fei; Giese, Clayton F.; Gentry, W. Ronald (15. januar 1996). »Direct measurement of the size of the helium dimer«. The Journal of Chemical Physics. Zv. 104, št. 3. str. 1151–1154. doi:10.1063/1.470771. ISSN 0021-9606.
  48. ↑ »9.8: Molecular-Orbital Theory Does not Predict a Stable Diatomic Helium Molecule«. Chemistry LibreTexts (v angleščini). 5. december 2019. Pridobljeno 21. januarja 2021.
  49. ↑ »Wayback Machine« (PDF). web.archive.org. 4. marec 2016. Arhivirano iz prvotnega dne 4. marca 2016. Pridobljeno 21. januarja 2021.{{navedi splet}}: Vzdrževanje CS1: bot: neznano stanje prvotnega URL-ja (povezava)
  50. ↑ 50,0 50,1 Stipanović & Petar 2016.
  51. ↑ Kornilov & Oleg 2015.
  52. ↑ »Efimov state in the helium trimer observed«. phys.org (v angleščini). Pridobljeno 21. januarja 2021.
  53. ↑ »First-Principles Studies of the Metallization and the Equation of State of Solid Helium«. GroundAI (v angleščini). Pridobljeno 21. januarja 2021.[mrtva povezava]
  54. ↑ »Equations of State and the Phase Diagram of Dielectric and Metallic Helium-4,Journal of Experimental and Theoretical Physics«. oa.mg (v angleščini). Pridobljeno 18. avgusta 2022.
  55. ↑ »The Thermodynamic and Kinetic Properties of One-Valent Metallic Helium«. mfint.imp.kiev.ua (v angleščini). Pridobljeno 21. januarja 2021.
  56. ↑ Shvets, V. T. (2012). »Pair-effective interionic interaction and metallization of helium«. The Physics of Metals and Metallography. doi:10.1134/S0031918X12100122.
  57. ↑ Khairallah & Militzer 2008.
  58. ↑ O'Neill, Ian (7. avgust 2008). »Could Jupiter and Saturn Contain Liquid Metal Helium?«. Universe Today (v ameriški angleščini). Pridobljeno 21. januarja 2021.
  59. ↑ Stevenson, David J. (12. avgust 2008). »Metallic helium in massive planets«. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Zv. 105, št. 32. str. 11035–11036. ISSN 0027-8424.
  60. ↑ Bossy, Jacques; Schober, Helmut; Ollivier, Jacques; Glyde, Henry R. (2012). Excitations of amorphous solid helium (v angleščini). Physical rewiev B. Condensed matter. arXiv:1211.2014. doi:10.1103/PhysRevB.86.224503. Pridobljeno 21. januarja 2021.
  61. ↑ »Helium Isotopes - an overview | ScienceDirect Topics«. www.sciencedirect.com. Pridobljeno 22. januarja 2021.
  62. ↑ Venkatavaradan, V. S. Variation of Elements in Nature (PDF) (v angleščini). str. 55. Pridobljeno 16. januarja 2021.
  63. ↑ »Atomic Weight of Helium | Commission on Isotopic Abundances and Atomic Weights«. www.ciaaw.org. Pridobljeno 22. januarja 2021.
  64. ↑ Barnes, Luke A. (29. december 2015). »Binding the Diproton in Stars: Anthropic Limits on the Strength of Gravity«. Journal of Cosmology and Astroparticle Physics. Zv. 2015, št. 12. str. 050–050. doi:10.1088/1475-7516/2015/12/050. ISSN 1475-7516.
  65. ↑ Bilaniuk, O. M.; Slobodrian, R. J. (15. oktober 1963). »Diproton and the He3 (d, t) He2 reaction«. Physics Letters (v angleščini). Zv. 7, št. 1. str. 77–79. doi:10.1016/0031-9163(63)90450-5. ISSN 0031-9163.
  66. ↑ Brown, null (april 1991). »Diproton decay of nuclei on the proton drip line«. Physical Review. C, Nuclear Physics. Zv. 43, št. 4. str. R1513–R1517. doi:10.1103/physrevc.43.r1513. ISSN 0556-2813. PMID 9967255.{{navedi revijo}}: Vzdrževanje CS1: samodejni prevod datuma (povezava)
  67. ↑ Rapisarda, E.; Amorini, F.; Calabretta, L.; Cardella, G.; De Napoli, M.; Raciti, G.; Sfienti, C. (1. november 2007). »18Ne diproton decay«. The European Physical Journal Special Topics (v angleščini). Zv. 150, št. 1. str. 169–172. doi:10.1140/epjst/e2007-00295-3. ISSN 1951-6401.
  68. ↑ »New Form of Artificial Radioactivity -- Physics News Update 865«. web.archive.org. 14. oktober 2008. Arhivirano iz prvotnega dne 14. oktobra 2008. Pridobljeno 22. januarja 2021.{{navedi splet}}: Vzdrževanje CS1: bot: neznano stanje prvotnega URL-ja (povezava)
  69. ↑ Siegel, Ethan. »The Sun's Energy Doesn't Come From Fusing Hydrogen Into Helium (Mostly)«. Forbes (v angleščini). Pridobljeno 22. januarja 2021.
  70. ↑ Siegel & Ethan.
  71. ↑ Venkatavaradan & V. S., str. 55.
  72. ↑ Venkatavaradan 1977.
  73. ↑ 73,0 73,1 »The World Is Constantly Running Out Of Helium. Here's Why It Matters. : Short Wave«. NPR.org (v angleščini). Pridobljeno 23. januarja 2021.
  74. ↑ Kurz, M.D.; Jenkins, W.J.; Hart, S.R.; Clague, David (1983). »Helium isotopic variations in volcanic rocks from Loihi Seamount and the Island of Hawaii«. Earth and Planetary Science Letters. Zv. 66, št. C. str. 19. doi:10.1016/0012-821X(83)90154-1.
  75. ↑ 75,0 75,1 Niechciał 2020.
  76. ↑ Table I. The NUBASE2012 table of nuclear and decay properties (PDF) (v angleščini). Chinese Physics C (HEP & NP). 2012. str. 1179. Arhivirano iz prvotnega spletišča (PDF) dne 28. januarja 2021. Pridobljeno 22. januarja 2021.
  77. ↑ Ter-Akopian, G. M.; in sod. PROBLEMS TO BE CLARIFIED BY MEANS OF RADIOACTIVE ION BEAMS PROVIDED BY THE ACCULINNA-2 SEPARATOR (PDF) (v angleščini). Pridobljeno 22. januarja 2021.
  78. ↑ Hampel, Clifford A. (1968). The encyclopedia of the chemical elements. New York, Reinhold Book Corp.
  79. ↑ 79,0 79,1 Wang, Meng; Audi, G.; Kondev, F. G.; Huang, W.J.; Naimi, S.; Xu, Xing (Marec 2017). »The AME2016 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references«. Chinese Physics C. Zv. 41, št. 3. str. 030003. doi:10.1088/1674-1137/41/3/030003. ISSN 1674-1137.
  80. ↑ »Design of a Separation Process for Recycling Tritium and Helium-3 Mixed Gas - ProQuest« (PDF). search.proquest.com (v angleščini). Pridobljeno 23. januarja 2021.
  81. ↑ Grynia, Eugene; Griffin, Peter J. (28. december 2016). »Helium in Natural Gas - Occurrence and Production«. Journal of Natural Gas Engineering (v angleščini). Zv. 1, št. 2. str. 163–215. doi:10.7569/JNGE.2016.692506. ISSN 2379-2884.

Viri

[uredi | uredi kodo]

Zunanje povezave

[uredi | uredi kodo]
Poglejte si besedo helij ali Helij v Wikislovarju, prostem slovarju.
Pridobljeno iz »https://sl.wikipedia.org/w/index.php?title=Helij&oldid=6270504«