Гелий
Гелий | |||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Произношение | / ˈ h iː l i ə m / | ||||||||||||||||||||
Появление | бесцветный газ, проявляющий серое мутное свечение (или красновато-оранжевое, если используется особенно высокое напряжение) при помещении в электрическое поле | ||||||||||||||||||||
Стандартный атомный вес А р °(Он) | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Гелий в таблице Менделеева | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Атомный номер ( Z ) | 2 | ||||||||||||||||||||
Группа | группа 18 (благородные газы) | ||||||||||||||||||||
Период | период 1 | ||||||||||||||||||||
Блокировать | S-блок | ||||||||||||||||||||
Электронная конфигурация | 1 с 2 | ||||||||||||||||||||
Электроны на оболочку | 2 | ||||||||||||||||||||
Физические свойства | |||||||||||||||||||||
Фаза в СТП | газ | ||||||||||||||||||||
Точка кипения | 4,222 К (-268,928 ° C, -452,070 ° F) | ||||||||||||||||||||
Плотность (при СТП) | 0,1786 г/л | ||||||||||||||||||||
в жидком состоянии (при температуре кипения ) | 0,125 г/см 3 | ||||||||||||||||||||
Тройная точка | 2177 К, 5043 кПа | ||||||||||||||||||||
Критическая точка | 5,1953 К, 0,22746 МПа | ||||||||||||||||||||
Теплота плавления | 0,0138 кДж/моль | ||||||||||||||||||||
Теплота испарения | 0,0829 кДж/моль | ||||||||||||||||||||
Молярная теплоемкость | 20,78 Дж/(моль·К) [3] | ||||||||||||||||||||
Давление пара (определяется ITS-90 )
| |||||||||||||||||||||
Атомные свойства | |||||||||||||||||||||
Стадии окисления | 0 | ||||||||||||||||||||
Электроотрицательность | Шкала Полинга: нет данных | ||||||||||||||||||||
Энергии ионизации |
| ||||||||||||||||||||
Ковалентный радиус | 28 вечера | ||||||||||||||||||||
Радиус Ван-дер-Ваальса | 140 вечера | ||||||||||||||||||||
Спектральные линии гелия | |||||||||||||||||||||
Другие объекты недвижимости | |||||||||||||||||||||
Естественное явление | первобытный | ||||||||||||||||||||
Кристаллическая структура | шестиугольный плотноупакованный (ГПУ) | ||||||||||||||||||||
Теплопроводность | 0,1513 Вт/(м⋅К) | ||||||||||||||||||||
Магнитный заказ | диамагнитный [4] | ||||||||||||||||||||
Молярная магнитная восприимчивость | −1.88 × 10 −6 см 3 /моль (298 К) [5] | ||||||||||||||||||||
Скорость звука | 972 м/с | ||||||||||||||||||||
Номер CAS | 7440-59-7 | ||||||||||||||||||||
История | |||||||||||||||||||||
Мы | в честь Гелиоса , греческого бога Солнца | ||||||||||||||||||||
Открытие | Норман Локьер (1868) | ||||||||||||||||||||
Первая изоляция | Уильям Рамзи , отец Теодор Клив , Авраам Ланглет (1895) | ||||||||||||||||||||
Изотопы гелия | |||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||
Гелий (от греческого : ἥλιος , латинизированного : helios , букв. «Солнце») — химический элемент ; у него есть символ He и атомный номер 2. Это бесцветный, без запаха, без вкуса, нетоксичный, инертный , одноатомный газ и первый в группе благородных газов в периодической таблице . [а] Его температура кипения самая низкая среди всех элементов , и он не имеет точки плавления при стандартных давлениях. Это второй по легкости и распространенности элемент в наблюдаемой Вселенной после водорода . Его доля составляет около 24% от общей массы элемента, что более чем в 12 раз превышает массу всех более тяжелых элементов вместе взятых. Его содержание аналогично этому как на Солнце , так и на Юпитере из-за очень высокой энергии связи ядра (на нуклон ) гелия-4 по отношению к следующим трем элементам после гелия. Эта энергия связи гелия-4 также объясняет, почему он является продуктом как ядерного синтеза , так и радиоактивного распада . Самый распространенный изотоп гелия во Вселенной — гелий-4, подавляющее большинство которого образовалось во время Большого взрыва . Большое количество нового гелия создается в результате ядерного синтеза водорода в звездах .
Впервые гелий был обнаружен как неизвестная желтая спектральная линия солнечного света во время солнечного затмения в 1868 году Жоржем Райе . [14] Капитан CT Хейг, [15] Норман Р. Погсон , [16] и лейтенант Джон Гершель, [17] и впоследствии было подтверждено французским астрономом Жюлем Янсеном . [18] Янссену часто приписывают открытие этого элемента вместе с Норманом Локьером . Янссен зафиксировал спектральную линию гелия во время солнечного затмения 1868 года, а Локьер наблюдал ее из Британии. Однако только Локьер предположил, что эта линия возникла благодаря новому элементу, который он назвал в честь Солнца. Формальное открытие элемента было сделано в 1895 году химиками сэром Уильямом Рамзи , Пером Теодором Кливом и Нильсом Абрахамом Ланглетом , которые обнаружили гелий, выделяющийся из урановой руды клевеита , который теперь рассматривается не как отдельный минеральный вид, а как разновидность из уранинита . [19] [20] В 1903 году большие запасы гелия были обнаружены на месторождениях природного газа в некоторых частях Соединенных Штатов, которые сегодня являются крупнейшим поставщиком газа.
Жидкий гелий используется в криогенике (его крупнейшее разовое применение, потребляющее около четверти производства), а также для охлаждения сверхпроводящих магнитов , причем его основное коммерческое применение - в МРТ сканерах . На другие виды промышленного применения гелия — в качестве сжимающего и продувочного газа, в качестве защитной атмосферы для дуговой сварки и в таких процессах, как выращивание кристаллов для изготовления кремниевых пластин — приходится половина производимого газа. Небольшое, но хорошо известное применение — в качестве подъемного газа в воздушных шарах и дирижаблях . [21] Как и в случае с любым газом, плотность которого отличается от плотности воздуха, вдыхание небольшого объема гелия временно меняет тембр и качество человеческого голоса . В научных исследованиях поведение двух жидких фаз гелия-4 (гелий I и гелий II) важно для исследователей, изучающих квантовую механику (в частности, свойство сверхтекучести ), а также для тех, кто изучает такие явления, как сверхпроводимость , возникающая в результате научных исследований. в материи около абсолютного нуля .
На Земле он относительно редок — 5,2 ppm в атмосфере по объёму . Большая часть присутствующего сегодня земного гелия создается в результате естественного радиоактивного распада тяжелых радиоактивных элементов ( тория и урана , хотя есть и другие примеры), поскольку альфа-частицы, испускаемые в результате таких распадов, состоят из ядер гелия-4 . Этот радиогенный гелий улавливается природным газом в концентрациях до 7% по объему, из которого его извлекают в коммерческих целях с помощью процесса низкотемпературного разделения, называемого фракционной перегонкой . Земной гелий является невозобновляемым ресурсом, поскольку, попав в атмосферу, он быстро улетучивается в космос . Считается, что его предложение быстро сокращается. [22] [23] Однако некоторые исследования показывают, что гелий, образующийся глубоко под Землей в результате радиоактивного распада, может накапливаться в запасах природного газа в больших, чем ожидалось, количествах. [24] в некоторых случаях они были выброшены в результате вулканической активности. [25]
История
Научные открытия
свидетельство присутствия гелия наблюдалось 18 августа 1868 года в виде ярко-жёлтой линии с длиной волны нанометра в спектре хромосферы Первое Солнца 587,49 . Линия была обнаружена французским астрономом Жюлем Янсеном во время полного солнечного затмения в Гунтуре , Индия. [26] [27] Первоначально предполагалось, что эта линия представляет собой натрий . 20 октября того же года английский астроном Норман Локьер наблюдал желтую линию в солнечном спектре, которую он назвал D 3, поскольку она находилась вблизи известных D 1 и D 2 . фраунгоферовских линий натрия [28] [29] Он пришел к выводу, что это было вызвано неизвестным на Земле элементом Солнца. Локьер назвал элемент греческим словом, обозначающим Солнце, ἥλιος ( гелиос ). [30] [31] Иногда говорят, что к присвоению названия также причастен английский химик Эдвард Франкленд , но это маловероятно, поскольку он сомневался в существовании этого нового элемента. Окончание «-ium» необычно, поскольку обычно оно применяется только к металлическим элементам; вероятно, Локьер, будучи астрономом, не знал о химических соглашениях. [32]
В 1881 году итальянский физик Луиджи Пальмьери впервые обнаружил гелий на Земле по его спектральной линии D3 , когда он анализировал материал, сублимированный во время недавнего извержения Везувия . [33]
26 марта 1895 года шотландский химик сэр Уильям Рамзи выделил на Земле гелий, обработав минерал клевеит (разновидность уранинита, содержащая не менее 10% редкоземельных элементов ) минеральными кислотами . Рамзай искал аргон , но после отделения азота и кислорода от газа, выделяемого серной кислотой , он заметил ярко-желтую линию, совпадающую с линией D 3 , наблюдаемой в спектре Солнца. [29] [35] [36] [37] Эти образцы были идентифицированы как гелий Локьером и британским физиком Уильямом Круксом . [38] [39] В том же году он был независимо выделен из клевеита химиками Пером Теодором Клевом и Абрахамом Ланглетом в Уппсале , Швеция, которые собрали достаточно газа, чтобы точно определить его атомный вес . [40] [41] [27] [42] Гелий был также выделен американским геохимиком Уильямом Фрэнсисом Хиллебрандом до открытия Рамзи, когда он заметил необычные спектральные линии при тестировании образца минерала уранинита. Хиллебранд, однако, приписал эти линии азоту . [43] Его поздравительное письмо Рамзи представляет собой интересный случай открытия и почти открытия в науке. [44]
В 1907 году Эрнест Резерфорд и Томас Ройдс продемонстрировали, что альфа-частицы гелия представляют собой ядра , позволив частицам проникнуть через тонкую стеклянную стенку вакуумированной трубки , а затем создав в трубке разряд для изучения спектра нового газа внутри. [45] В 1908 году гелий был впервые сжижен голландским физиком Хейке Камерлинг-Оннесом путем охлаждения газа до температуры менее 5 К (-268,15 ° C; -450,67 ° F). [46] [47] Он попытался затвердеть его, еще больше понизив температуру, но ему это не удалось, поскольку гелий не затвердевает при атмосферном давлении. Ученик Оннеса Виллем Хендрик Кесом в конечном итоге смог затвердеть на 1 см. 3 гелия в 1926 году путем приложения дополнительного внешнего давления. [48] [49]
В 1913 году Нильс Бор опубликовал свою «трилогию». [50] [51] по атомной структуре, которая включала пересмотр ряда Пикеринга-Фаулера как центральное свидетельство в поддержку его модели атома . [52] [53] Эта серия названа в честь Эдварда Чарльза Пикеринга , который в 1896 году опубликовал наблюдения ранее неизвестных линий в спектре звезды ζ Корма. [54] (теперь известно, что они происходят с Вольфом-Райе и другими горячими звездами). [55] Пикеринг приписал это наблюдение (линии 4551, 5411 и 10123 Å ) новой форме водорода с полуцелыми переходными уровнями. [56] [57] В 1912 году Альфред Фаулер [58] сумел получить аналогичные линии из смеси водорода и гелия и поддержал вывод Пикеринга об их происхождении. [59] Модель Бора не допускает полуцелых переходов (как и квантовая механика), и Бор пришел к выводу, что Пикеринг и Фаулер были неправы, и вместо этого приписал эти спектральные линии ионизированному гелию. + . [60] Фаулер поначалу отнесся к этому скептически. [61] но в конце концов был убежден [62] что Бор был прав, [50] а к 1915 году «спектроскописты окончательно перенесли [серию Пикеринга-Фаулера] [с водорода] на гелий». [53] [63] Теоретическая работа Бора над рядом Пикеринга продемонстрировала необходимость «пересмотра проблем, которые, казалось, уже были решены в рамках классических теорий» и предоставила важное подтверждение его атомной теории. [53]
В 1938 году русский физик Петр Леонидович Капица обнаружил, что гелий-4 почти не имеет вязкости при температурах, близких к абсолютному нулю , — явление, которое теперь называется сверхтекучестью . [64] Это явление связано с конденсацией Бозе-Эйнштейна . В 1972 году то же явление наблюдали в гелии-3 , но при температурах гораздо ближе к абсолютному нулю, американские физики Дуглас Д. Ошерофф , Дэвид М. Ли и Роберт К. Ричардсон . Считается, что это явление в гелии-3 связано с спариванием фермионов гелия-3 с образованием бозонов по аналогии с куперовскими парами электронов, создающими сверхпроводимость . [65]
В 1961 году Виньос и Фэрбенк сообщили о существовании другой фазы твердого гелия-4, названной гамма-фазой. Он существует в узком диапазоне давлений от 1,45 до 1,78 К. [66]
Добыча и использование
Примеры и перспективы в этом разделе могут не отражать мировую точку зрения на предмет . ( февраль 2022 г. ) |
После бурения нефти в 1903 году в Декстере, штат Канзас , образовался несгораемый газовый гейзер, геолог штата Канзас Эразмус Хауорт собрал образцы выходящего газа и отвез их обратно в Канзасский университет в Лоуренсе, где с помощью химиков Гамильтона Кэди и Дэвидом МакФарландом он обнаружил, что газ по объему состоит из 72% азота, 15% метана ( горючий процент только при достаточном количестве кислорода), 1% водорода и 12% неопознанного газа. [27] [67] В ходе дальнейшего анализа Кэди и МакФарланд обнаружили, что 1,84% образца газа составлял гелий. [68] [69] Это показало, что, несмотря на свою общую редкость на Земле, гелий был сконцентрирован в больших количествах под Великими равнинами Америки и доступен для добычи в качестве побочного продукта природного газа . [70]
По предложению сэра Ричарда Трелфолла ВМС США спонсировали три небольших экспериментальных гелиевых завода во время Первой мировой войны. Целью было снабжать аэростаты заграждения негорючим газом, который легче воздуха. Всего 5700 м. 3 (200 000 куб. футов) гелия с содержанием 92% было произведено в рамках программы, хотя ранее было получено менее кубического метра газа. [29] Часть этого газа была использована в первом в мире дирижабле, наполненном гелием, дирижабле C-7 ВМС США, который совершил свой первый рейс из Хэмптон-Роудс, штат Вирджиния , в Боллинг-Филд в Вашингтоне, округ Колумбия, 1 декабря 1921 года. , [71] дирижабль ВМФ почти за два года до того, как в сентябре 1923 года поднялся в воздух первый жесткий , наполненный гелием заводе военно-морских самолетов военный , построенный на корабль США « Шенандоа» .
Хотя процесс добычи с использованием низкотемпературного сжижения газа не был разработан вовремя и не имел существенного значения во время Первой мировой войны, производство продолжалось. Гелий в основном использовался в качестве подъемного газа в кораблях легче воздуха. Во время Второй мировой войны возрос спрос на гелий для подъемного газа и для сварки в защитной среде . Гелиевый масс-спектрометр атомной бомбы также сыграл жизненно важную роль в Манхэттенском проекте . [72]
Правительство Соединенных Штатов создало Национальный резерв гелия в 1925 году в Амарилло, штат Техас , с целью снабжения военных дирижаблей во время войны и коммерческих дирижаблей в мирное время. [29] Из-за Закона о гелии 1925 года , который запрещал экспорт дефицитного гелия, производство которого тогда было монополией США, а также из-за непомерно высокой стоимости газа, немецкие цеппелины были вынуждены использовать водород в качестве подъемного газа, что приобрело позорную репутацию в » катастрофа «Гинденбурга . Рынок гелия после Второй мировой войны находился в депрессии, но в 1950-х годах резерв был расширен, чтобы обеспечить поставки жидкого гелия в качестве охлаждающей жидкости для создания кислородно-водородного ракетного топлива (среди прочего) во время космической гонки и холодной войны . Использование гелия в Соединенных Штатах в 1965 году более чем в восемь раз превышало пиковое потребление гелия в военное время. [73]
После внесения поправок в Закон о гелии 1960 года (Публичный закон 86–777) Горное бюро США организовало пять частных заводов по извлечению гелия из природного газа. Для этой программы по сохранению гелия Бюро построило трубопровод длиной 425 миль (684 км) из Буштона, штат Канзас , чтобы соединить эти заводы с государственным частично истощенным газовым месторождением Клиффсайд недалеко от Амарилло, штат Техас. Эту смесь гелия и азота закачивали и хранили на газовом месторождении Клиффсайд до тех пор, пока она не потребовалась, после чего она подвергалась дальнейшей очистке. [74]
К 1995 году было собрано миллиард кубометров газа, а задолженность резерва составила 1,4 миллиарда долларов США, что побудило Конгресс США в 1996 году прекратить резервирование. [27] [75] Принятый в результате Закон о приватизации гелия 1996 г. [76] (Публичный закон 104–273) предписал Министерству внутренних дел США опустошить резерв, и продажи начнутся к 2005 году. [77]
Гелий, произведенный между 1930 и 1945 годами, имел чистоту около 98,3% (2% азота), что было достаточно для дирижаблей. В 1945 году небольшое количество гелия (99,9%) было произведено для использования в сварке. К 1949 году были доступны коммерческие количества гелия класса А с содержанием 99,95%. [78]
В течение многих лет Соединенные Штаты производили более 90% коммерчески используемого гелия в мире, а оставшуюся часть производили экстракционные заводы в Канаде, Польше, России и других странах. В середине 1990-х годов начал работу новый завод в Арзеве , Алжир, производящий 17 миллионов кубических метров (600 миллионов кубических футов), с достаточным объемом производства, чтобы покрыть весь спрос Европы. Между тем, к 2000 году потребление гелия в США выросло до более чем 15 миллионов кг в год. [79] дополнительные заводы в Рас-Лаффане , Катар , и Скикде В 2004–2006 годах были построены , Алжир. Алжир быстро стал вторым ведущим производителем гелия. [80] За это время увеличилось как потребление гелия, так и затраты на его производство. [81] С 2002 по 2007 год цены на гелий выросли вдвое. [82]
По состоянию на 2012 год [update] приходится На долю Национального запаса гелия США 30 процентов мировых запасов гелия. [83] Ожидалось, что в 2018 году в резерве закончится гелий. [83] Несмотря на это, законопроект, предложенный Сенатом США, позволит резерву продолжать продавать газ. Другие крупные запасы находились в Хьюготоне в Канзасе , США, а также в близлежащих газовых месторождениях Канзаса и окрестностях Техаса в и Оклахомы . Новые гелиевые заводы планировалось открыть в 2012 году в Катаре , России и американском штате Вайоминг , но не ожидалось, что они уменьшат дефицит. [83]
В 2013 году Катар запустил крупнейшую в мире гелиевую установку. [84] хотя дипломатический кризис в Катаре 2017 года серьезно повлиял на производство гелия там. [85] 2014 год был широко признан годом избыточного предложения в гелиевом бизнесе после многих лет известного дефицита. [86] Nasdaq сообщила (2015 г.), что для Air Products , международной корпорации, которая продает газы для промышленного использования, объемы гелия остаются под экономическим давлением из-за ограничений поставок сырья. [87]
Характеристики
Атом
В квантовой механике
С точки зрения квантовой механики гелий является вторым простым атомом для моделирования после атома водорода . Гелий состоит из двух электронов на атомных орбиталях, окружающих ядро, содержащее два протона и (обычно) два нейтрона. Как и в ньютоновской механике, ни одна система, состоящая из более чем двух частиц, не может быть решена с помощью точного аналитического математического подхода (см. задачу трех тел ), и гелий не является исключением. Таким образом, требуются численные математические методы даже для решения системы одного ядра и двух электронов. Такие методы вычислительной химии использовались для создания квантовомеханической картины связывания электронов гелия с точностью до <2% от правильного значения за несколько вычислительных шагов. [88] Такие модели показывают, что каждый электрон в гелии частично экранирует ядро от другого, так что эффективный заряд ядра Z eff , который видит каждый электрон, составляет около 1,69 единиц, а не два заряда классического «голого» ядра гелия.
Связанная стабильность ядра гелия-4 и электронной оболочки
Ядро атома гелия-4 идентично альфа-частице . Эксперименты по рассеянию высокоэнергетических электронов показывают, что его заряд экспоненциально уменьшается от максимума в центральной точке, точно так же, как и плотность заряда собственного электронного облака гелия . Эта симметрия отражает схожую физику: пара нейтронов и пара протонов в ядре гелия подчиняются тем же квантовомеханическим правилам, что и пара электронов гелия (хотя ядерные частицы подвержены разному потенциалу ядерной связи), так что все эти фермионы полностью занимают 1s-орбитали парами, ни один из них не обладает орбитальным угловым моментом, и каждый из них компенсирует собственный спин другого. Таким образом, такое расположение энергетически чрезвычайно стабильно для всех этих частиц и имеет астрофизические последствия. [89] А именно, добавление еще одной частицы – протона, нейтрона или альфа-частицы – будет потреблять, а не выделять энергию; все системы с массовым числом 5, а также бериллий-8 (состоящий из двух альфа-частиц) являются несвязанными. [90]
Например, стабильность и низкая энергия состояния электронного облака в гелии объясняют химическую инертность элемента, а также отсутствие взаимодействия атомов гелия друг с другом, что приводит к самым низким температурам плавления и кипения среди всех элементов. Подобным же образом особая энергетическая стабильность ядра гелия-4, вызванная аналогичными эффектами, объясняет легкость производства гелия-4 в атомных реакциях, которые включают либо выброс тяжелых частиц, либо синтез. Некоторое количество стабильного гелия-3 (два протона и один нейтрон) образуется в реакциях термоядерного синтеза из водорода, хотя его предполагаемое содержание во Вселенной составляет около 10 −5 относительно гелия-4. [91]
Необычайная стабильность ядра гелия-4 важна также с космологической точки зрения : она объясняет тот факт, что в первые несколько минут после Большого взрыва , как «суп» из свободных протонов и нейтронов, первоначально образовавшийся в соотношении примерно 6:1, охлаждено до такой степени, что стало возможным ядерное связывание, почти все первые образовавшиеся составные атомные ядра были ядрами гелия-4. Из-за относительно прочной связи ядер гелия-4 его производство уничтожило почти все свободные нейтроны за несколько минут, прежде чем они могли подвергнуться бета-распаду, и, таким образом, осталось мало нейтронов для образования более тяжелых атомов, таких как литий, бериллий или бор. Ядерная связь гелия-4 на нуклон сильнее, чем у любого из этих элементов (см. Нуклеогенез и энергия связи ), и поэтому после образования гелия не было энергетического стимула для образования элементов 3, 4 и 5. [92] Для гелия едва ли энергетически выгодно сливаться со следующим элементом с меньшей энергией на нуклон — углеродом. Однако из-за короткого времени жизни промежуточного бериллия-8 для этого процесса требуется, чтобы три ядра гелия ударяли друг друга почти одновременно (см. Процесс тройного альфа ). [90] Таким образом, не было времени для образования значительного количества углерода в течение нескольких минут после Большого взрыва, прежде чем ранняя расширяющаяся Вселенная остыла до точки температуры и давления, при которой синтез гелия с углеродом стал невозможен. В результате ранняя Вселенная имела очень похожее соотношение водорода/гелия, наблюдаемое сегодня (3 части водорода на 1 часть гелия-4 по массе), при этом почти все нейтроны во Вселенной были захвачены гелием-4.
Таким образом, все более тяжелые элементы (включая те, которые необходимы для каменистых планет, таких как Земля, а также для углеродной или другой жизни) были созданы после Большого взрыва в звездах, которые были достаточно горячими, чтобы расплавить сам гелий. Все элементы, кроме водорода и гелия, сегодня составляют лишь 2% массы атомной материи во Вселенной. Гелий-4, напротив, составляет около 24% массы обычного вещества Вселенной — почти всю обычную материю, не являющуюся водородом. [91] [93]
Газовая и плазменная фазы
Гелий является вторым наименее реакционноспособным благородным газом после неона и, следовательно, вторым наименее реакционноспособным из всех элементов. [94] Он химически инертен и одноатомен во всех стандартных условиях. Из-за относительно низкой молярной (атомной) массы гелия его теплопроводность , удельная теплоемкость и скорость звука в газовой фазе больше, чем у любого другого газа, за исключением водорода . По этим причинам, а также из-за небольшого размера одноатомных молекул гелия, гелий диффундирует через твердые тела со скоростью, в три раза превышающей скорость воздуха, и примерно на 65% быстрее, чем водород. [29]
Гелий — наименее растворимый в воде одноатомный газ. [95] и один из наименее растворимых в воде газов ( CF 4 , SF 6 и C 4 F 8 имеют более низкую растворимость мольных долей: 0,3802, 0,4394 и 0,2372 x 2/10 ). −5 соответственно против 0,70797 x 2/10 гелия . −5 ), [96] гелия а показатель преломления ближе к единице, чем у любого другого газа. [97] Гелий имеет отрицательный коэффициент Джоуля-Томсона при нормальной температуре окружающей среды, что означает, что он нагревается, когда ему позволяют свободно расширяться. Только ниже температуры инверсии Джоуля-Томсона (приблизительно от 32 до 50 К при 1 атмосфере) он охлаждается при свободном расширении. [29] После предварительного охлаждения ниже этой температуры гелий можно сжижать за счет охлаждения расширением.
Большая часть внеземного гелия представляет собой плазму звезд, свойства которой сильно отличаются от свойств атомарного гелия. В плазме электроны гелия не связаны с его ядром, что приводит к очень высокой электропроводности, даже когда газ ионизован лишь частично. Заряженные частицы находятся под сильным влиянием магнитных и электрических полей. Например, в солнечном ветре Земли вместе с ионизированным водородом частицы взаимодействуют с магнитосферой , порождая токи Биркеланда и полярные сияния . [98]
Жидкая фаза
Гелий сжижается при охлаждении ниже 4,2 К при атмосферном давлении. Однако, в отличие от любого другого элемента, гелий остается жидким вплоть до температуры абсолютного нуля . Это прямой эффект квантовой механики: в частности, энергия нулевой точки системы слишком высока, чтобы ее можно было заморозить. Для его замораживания требуется давление выше 25 атмосфер. Существует две жидкие фазы: гелий I — обычная жидкость, а гелий II, возникающий при более низкой температуре, — сверхтекучий .
Гелий I
Ниже температуры кипения 4,22 К (-268,93 ° C; -452,07 ° F) и выше лямбда-точки 2,1768 К (-270,9732 ° C; -455,7518 ° F) изотоп гелий-4 существует в нормальном бесцветном жидком состоянии. , называемый гелием I. [29] Как и другие криогенные жидкости, гелий I кипит при нагревании и сжимается при понижении температуры. Однако ниже лямбда-точки гелий не кипит и расширяется при дальнейшем понижении температуры.
Гелий I имеет газообразный показатель преломления 1,026, из-за чего его поверхность настолько трудно увидеть, что пенопластовые поплавки. для того, чтобы показать, где находится поверхность, часто используются [29] Эта бесцветная жидкость имеет очень низкую вязкость и плотность 0,145–0,125 г/мл (примерно от 0 до 4 К). [99] что составляет лишь четверть значения, ожидаемого от классической физики . [29] квантовая механика Для объяснения этого свойства необходима , и поэтому оба состояния жидкого гелия (гелий I и гелий II) называются квантовыми жидкостями , то есть они проявляют атомные свойства в макроскопическом масштабе. Это может быть следствием того, что его точка кипения настолько близка к абсолютному нулю, что не позволяет случайному молекулярному движению ( тепловой энергии ) маскировать атомные свойства. [29]
Гелий II
Жидкий гелий ниже своей лямбда-точки (называемый гелием II ) демонстрирует очень необычные характеристики. Благодаря высокой теплопроводности при кипении он не пузырится, а испаряется прямо со своей поверхности. Гелий-3 также имеет сверхтекучую фазу, но только при гораздо более низких температурах; в результате о свойствах изотопа известно меньше. [29]
Гелий II — это сверхтекучее квантово-механическое состояние материи со странными свойствами. Например, когда он течет через капилляры толщиной от 10 до 100 нм, он не имеет измеримой вязкости . [27] Однако когда измерения проводились между двумя движущимися дисками, наблюдалась вязкость, сравнимая с вязкостью газообразного гелия. Существующая теория объясняет это с помощью двухжидкостной модели гелия II. В этой модели жидкий гелий ниже лямбда-точки рассматривается как содержащий часть атомов гелия в основном состоянии , которые являются сверхтекучими и текут с точно нулевой вязкостью, а также часть атомов гелия в возбужденном состоянии, которые ведут себя скорее как обычная жидкость. [100]
При эффекте фонтана создается камера, соединенная с резервуаром с гелием II спеченным диском, через который сверхтекучий гелий легко просачивается, но через который несверхтекучий гелий не может пройти. Если внутреннюю часть контейнера нагреть, сверхтекучий гелий превращается в несверхтекучий гелий. Чтобы поддерживать равновесную долю сверхтекучего гелия, сверхтекучий гелий просачивается и увеличивает давление, в результате чего жидкость фонтанирует из контейнера. [101]
Теплопроводность гелия II выше, чем у любого другого известного вещества, в миллион раз выше, чем у гелия I, и в несколько сотен раз выше, чем у меди . [29] Это связано с тем, что теплопроводность происходит по исключительному квантовому механизму. Большинство материалов, хорошо проводящих тепло, имеют валентную зону свободных электронов, которые служат для передачи тепла. Гелий II не имеет такой валентной зоны, но тем не менее хорошо проводит тепло. Поток тепла определяется уравнениями, аналогичными волновому уравнению, используемому для характеристики распространения звука в воздухе. Когда вводится тепло, оно движется со скоростью 20 метров в секунду при температуре 1,8 К через гелий II в виде волн в явлении, известном как второй звук . [29]
Гелий II также проявляет эффект ползучести. Когда поверхность выходит за пределы уровня гелия II, гелий II движется вдоль поверхности против силы тяжести . Гелий II выйдет из незапечатанного сосуда, ползая по бокам, пока не достигнет более теплой области, где испаряется. Он движется в пленке толщиной 30 нм независимо от материала поверхности. Этот фильм называется фильмом Роллина и назван в честь человека, впервые охарактеризовавшего эту черту, Бернарда В. Роллина . [29] [102] [103] Из-за такого расползающегося поведения и способности гелия II быстро просачиваться через крошечные отверстия его очень трудно удержать. Если контейнер не будет тщательно сконструирован, гелий II будет ползти по поверхностям и через клапаны, пока не достигнет более теплого места, где и испарится. Волны, распространяющиеся по пленке Роллина, подчиняются тому же уравнению, что и гравитационные волны на мелкой воде, но восстанавливающей силой является не гравитация, а сила Ван-дер-Ваальса . [104] Эти волны известны как третий звук . [105]
Твердые фазы
Гелий остается жидким вплоть до абсолютного нуля при атмосферном давлении, но замерзает при высоком давлении. Твердый гелий требует температуры 1–1,5 К (около -272 ° C или -457 ° F) при давлении около 25 бар (2,5 МПа). [106] Часто бывает трудно отличить твердый гелий от жидкого, поскольку показатели преломления двух фаз почти одинаковы. Твердое вещество имеет острую температуру плавления и имеет кристаллическую структуру, но хорошо сжимается ; применение давления в лаборатории может уменьшить его объем более чем на 30%. [107] С модулем объемного сжатия около 27 МПа. [108] он примерно в 100 раз более сжимаем, чем вода. Твердый гелий имеет плотность 0,214 ± 0,006 г/см. 3 при 1,15 К и 66 атм; прогнозируемая плотность при 0 К и 25 бар (2,5 МПа) составляет 0,187 ± 0,009 г/см. 3 . [109] При более высоких температурах гелий затвердевает при достаточном давлении. При комнатной температуре для этого требуется около 114 000 атм. [110]
Гелий-4 и гелий-3 образуют несколько кристаллических твердых фаз, для каждой из которых требуется давление не менее 25 бар. Они оба образуют α-фазу, которая имеет гексагональную плотноупакованную (ГПУ) кристаллическую структуру, β-фазу, которая является гранецентрированной кубической (ГЦК), и γ-фазу, которая является объемноцентрированной кубической (ОЦК). [111]
изотопы
Известно девять изотопов гелия, два из которых, гелий-3 и гелий-4 , стабильны . В атмосфере Земли один атом 3
Он за каждый миллион, который 4
Он . [27] В отличие от большинства элементов, изотопное содержание гелия сильно варьируется в зависимости от происхождения из-за различных процессов образования. Самый распространенный изотоп, гелий-4, образуется на Земле в результате альфа-распада более тяжелых радиоактивных элементов; возникающие альфа-частицы представляют собой полностью ионизированные ядра гелия-4. Гелий-4 — необычайно стабильное ядро, поскольку его нуклоны расположены в полные оболочки . Он также образовался в огромных количествах во время нуклеосинтеза Большого взрыва . [112]
Гелий-3 присутствует на Земле лишь в следовых количествах. Большая часть его присутствовала с момента образования Земли, хотя некоторые падают на Землю, запертые в космической пыли . [113] Следовые количества также образуются в результате распада трития бета - . [114] Породы земной коры имеют соотношение изотопов, варьирующееся в десять раз, и эти соотношения можно использовать для исследования происхождения горных пород и состава мантии Земли . [113] 3
Его гораздо больше в звёздах как продукта ядерного синтеза. Таким образом, в межзвездной среде доля 3
Он, чтобы 4
Он примерно в 100 раз выше, чем на Земле. [115] Внепланетный материал, такой как лунный и астероидный реголит , содержит следы гелия-3 в результате бомбардировки солнечными ветрами . Поверхность Луны , что намного выше , содержит гелий-3 в концентрации порядка 10 частей на миллиард чем примерно 5 частей на миллиард, обнаруженных в атмосфере Земли. [116] [117] Ряд людей, начиная с Джеральда Кульчински в 1986 году, [118] предложили исследовать Луну, добывать лунный реголит и использовать гелий-3 для термоядерного синтеза .
Жидкий гелий-4 можно охладить примерно до 1 К (-272,15 ° C; -457,87 ° F) с помощью испарительного охлаждения в сосуде с температурой 1 К. Аналогичное охлаждение гелия-3, имеющего более низкую температуру кипения, может достигать около 0,2 Кельвина в холодильнике с гелием-3 . Равные смеси жидкостей 3
Он и 4
он При температуре ниже 0,8 К разделяется на две несмешивающиеся фазы из-за их несходства (они следуют разной квантовой статистике : атомы гелия-4 являются бозонами , а атомы гелия-3 являются фермионами ). [29] Холодильники с разбавлением используют эту несмешиваемость для достижения температуры в несколько милликельвинов. [119]
Можно производить экзотические изотопы гелия , которые быстро распадаются на другие вещества. Самый короткоживущий тяжелый изотоп гелия — это несвязанный гелий-10 с периодом 2,6 полураспада (4) × 10. −22 с . [6] Гелий-6 распадается с испусканием бета-частиц и имеет период полураспада 0,8 секунды. Гелий-7 и гелий-8 образуются в результате определенных ядерных реакций . [29] Известно, что гелий-6 и гелий-8 обладают ядерным ореолом . [29]
Характеристики
Таблица теплофизических свойств газообразного гелия при атмосферном давлении: [120] [121]
Температура (К) | Плотность (кг/м^3) | Удельная теплоемкость (кДж/кг °C) | Динамическая вязкость (кг/мс) | Кинематическая вязкость (м^2/с) | Теплопроводность (Вт/м °C) | Температуропроводность (м^2/с) | Число Прандтля |
Соединения
Гелий имеет нулевую валентность и химически инертен при всех нормальных условиях. [107] Это электрический изолятор, если он не ионизирован . Как и другие благородные газы, гелий имеет метастабильные энергетические уровни , которые позволяют ему оставаться ионизированным в электрическом разряде с напряжением ниже его потенциала ионизации . [29] Гелий может образовывать нестабильные соединения , известные как эксимеры , с вольфрамом, йодом, фтором, серой и фосфором, когда он подвергается тлеющему разряду , электронной бомбардировке или восстанавливается до плазмы другими способами. Молекулярные соединения HeNe, HgHe 10 и WHe 2 , а также молекулярные ионы He +
2 , Он 2+
2 , ХеХ +
и HeD +
были созданы таким образом. [122] ХеХ + также стабилен в своем основном состоянии, но чрезвычайно реакционноспособен - это самая сильная из известных кислот Бренстеда , и поэтому она может существовать только изолированно, поскольку она будет протонировать любую молекулу или противоанион, с которым она контактирует. С помощью этого метода также были получены нейтральная молекула He 2 , имеющая большое количество зонных систем , и HgHe, которая, по-видимому, удерживается вместе только силами поляризации. [29]
Соединения гелия Ван-дер-Ваальса также могут образовываться с криогенным газообразным гелием и атомами некоторых других веществ, например LiHe и He 2 . [123]
Теоретически возможны и другие настоящие соединения, такие как фторгидрид гелия (HHeF), который был бы аналогом HArF , открытого в 2000 году. [124] Расчеты показывают, что два новых соединения, содержащие связь гелий-кислород, могут быть стабильными. [125] Две новые молекулярные разновидности, предсказанные теорией, CsFHeO и N(CH 3 ) 4 FHeO, являются производными метастабильного FHeO. − анион впервые был теоретизирован в 2005 году группой из Тайваня. Если это будет подтверждено экспериментом, единственным оставшимся элементом без известных стабильных соединений будет неон . [126]
Атомы гелия были внедрены в полые молекулы углеродного каркаса ( фуллерены ) путем нагревания под высоким давлением. Образующиеся эндоэдральные молекулы фуллеренов стабильны при высоких температурах. При образовании химических производных этих фуллеренов гелий остается внутри. [127] Если гелий-3 используется , его можно легко наблюдать с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса гелия . [128] Сообщалось о многих фуллеренах, содержащих гелий-3. Хотя атомы гелия не связаны ковалентными или ионными связями, эти вещества, как и все стехиометрические химические соединения, обладают четкими свойствами и определенным составом.
Под высоким давлением гелий может образовывать соединения с различными другими элементами. Кристаллы гелий-азотного клатрата (He(N 2 ) 11 ) были выращены при комнатной температуре и давлениях ок. 10 ГПа в ячейке с алмазной наковальней . [129] 2 Na изолирующий электрид He термодинамически стабилен Показано, что при давлениях выше 113 ГПа. Имеет структуру флюорита . [130]
Возникновение и производство
Природное изобилие
Хотя гелий на Земле встречается редко, он является вторым по распространенности элементом в известной Вселенной, составляя 23% ее барионной массы. Только водорода больше. [27] Подавляющее большинство гелия образовалось в результате нуклеосинтеза Большого взрыва через одну-три минуты после Большого взрыва. Таким образом, измерения его численности способствуют созданию космологических моделей. В звездах он образуется в результате ядерного синтеза водорода в протон-протонных цепных реакциях и CNO-цикле , являющемся частью звездного нуклеосинтеза . [112]
В атмосфере Земли объемная концентрация гелия составляет всего 5,2 части на миллион. [131] [132] Концентрация низкая и довольно постоянная, несмотря на непрерывное производство нового гелия, поскольку большая часть гелия в атмосфере Земли уходит в космос в результате нескольких процессов. [133] [134] [135] Земли В гетеросфере , части верхних слоев атмосферы, гелий и водород являются наиболее распространенными элементами.
Большая часть гелия на Земле является результатом радиоактивного распада . Гелий в больших количествах содержится в минералах урана и тория , включая уранинит и его разновидности клевеит и настуран . [19] [136] карнотит и монацит (название группы; «монацит» обычно относится к монациту-(Ce) ), [137] [138] потому что они испускают альфа-частицы (ядра гелия, He 2+ ), к которому электроны немедленно присоединяются, как только частица останавливается камнем. ежегодно образуется около 3000 тонн гелия Таким образом, в литосфере . [139] [140] [141] В земной коре концентрация гелия составляет 8 частей на миллиард. В морской воде концентрация составляет всего 4 части на триллион. Также в небольших количествах содержатся минеральные источники , вулканический газ и метеоритное железо . Поскольку гелий задерживается в недрах в условиях, в которых также задерживается природный газ, наибольшие природные концентрации гелия на планете обнаруживаются в природном газе, из которого добывается большая часть коммерческого гелия. Концентрация варьируется в широком диапазоне от нескольких частей на миллион до более чем 7% на небольшом газовом месторождении в округе Сан-Хуан, штат Нью-Мексико . [142] [143]
По состоянию на 2021 год [update]Мировые запасы гелия оцениваются в 31 миллиард кубометров, треть из которых находится в Катаре . [144] В 2015 и 2016 годах было объявлено, что дополнительные вероятные запасы находятся под Скалистыми горами в Северной Америке. [145] и в Восточно-Африканском разломе . [146]
Современная добыча и распространение
Для крупномасштабного использования гелий извлекают путем фракционной перегонки из природного газа, который может содержать до 7% гелия. [147] Поскольку гелий имеет более низкую температуру кипения , чем любой другой элемент, низкие температуры и высокое давление используются для сжижения почти всех других газов (в основном азота и метана ). Полученный сырой газообразный гелий очищается последовательным воздействием пониженных температур, при котором почти весь оставшийся азот и другие газы осаждаются из газовой смеси. Активированный уголь используется на последнем этапе очистки, в результате чего обычно получается гелий класса А с чистотой 99,995%. [29] Основная примесь в гелии класса А — неон . На заключительном этапе производства большая часть производимого гелия сжижается с помощью криогенного процесса. Это необходимо для применений, требующих жидкого гелия, а также позволяет поставщикам гелия снизить затраты на транспортировку на большие расстояния, поскольку самые большие контейнеры с жидким гелием более чем в пять раз превышают вместимость самых больших прицепов с газообразным гелием. [80] [148]
В 2008 году из природного газа или из запасов гелия было добыто или изъято из запасов гелия около 169 миллионов стандартных кубических метров (СКМ), причем примерно 78% - из США, 10% - из Алжира, а большая часть оставшейся части - из России, Польши и Катар. [149] К 2013 году увеличение производства гелия в Катаре (под управлением компании Qatargas , управляемой Air Liquide ) увеличило долю Катара в мировом производстве гелия до 25%, что сделало его вторым по величине экспортером после США. [150] По оценкам, 54 миллиарда кубических футов (1,5 × 10 9 м 3 ) месторождение гелия было обнаружено в Танзании в 2016 году. [151] , открылся крупномасштабный гелиевый завод В 2020 году в Нинся , Китай . [152]
В США большая часть гелия добывается из природного газа месторождения Хьюготон и близлежащих газовых месторождений в Канзасе, Оклахоме и месторождения Панхандл в Техасе. [80] [153] Большая часть этого газа когда-то направлялась по трубопроводу в Национальный гелиевый запас , но с 2005 года этот запас был истощен и распродан, и ожидается, что к 2021 году он будет в значительной степени истощен. [150] от октября 2013 г. в соответствии с Законом об ответственном управлении и управлении гелием (HR 527). [154] Гелиевые месторождения на западе США становятся альтернативным источником поставок гелия, особенно в регионе « Четыре угла » (штаты Аризона, Колорадо, Нью-Мексико и Юта). [155]
диффузия сырого природного газа через специальные полупроницаемые мембраны и другие барьеры. Еще одним методом извлечения и очистки гелия является [156] В 1996 году в США были доказанные запасы гелия в таких комплексах газовых скважин в размере около 147 миллиардов стандартных кубических футов (4,2 миллиарда кубических футов). [157] При темпах использования в то время (72 миллиона SCM в год в США; см. круговую диаграмму ниже) этого гелия было бы достаточно примерно на 58 лет использования в США, и меньше этого (возможно, в 80% случаев) в мире. темпы использования, хотя факторы сбережения и переработки влияют на эффективные объемы запасов.
Гелий обычно добывают из природного газа, поскольку в воздухе он присутствует лишь в незначительной степени по сравнению с неоном, однако потребность в нем гораздо выше. Подсчитано, что если бы все производство неона было переоборудовано для экономии гелия, было бы удовлетворено 0,1% мировой потребности в гелии. Аналогичным образом, только 1% мировой потребности в гелии можно удовлетворить за счет переоснащения всех установок по перегонке воздуха. [158] Гелий можно синтезировать бомбардировкой лития или бора высокоскоростными протонами или бомбардировкой лития дейтронами , но эти процессы представляют собой совершенно неэкономичный способ производства. [159]
Гелий коммерчески доступен как в жидкой, так и в газообразной форме. В жидком виде он может поставляться в небольших изолированных контейнерах, называемых дьюарами , которые вмещают до 1000 литров гелия, или в больших контейнерах ISO, номинальная емкость которых достигает 42 м3. 3 (около 11 000 галлонов США ). В газообразном виде небольшие количества гелия подаются в баллонах высокого давления емкостью до 8 м. 3 (приблизительно 0,282 стандартных кубических фута), в то время как большие количества газа высокого давления поставляются в трубчатых прицепах, вместимость которых достигает 4860 м3. 3 (около 172 000 стандартных кубических футов).
Сторонники сохранения природы
По словам защитников гелия, таких как лауреат Нобелевской премии по физике Роберт Коулман Ричардсон , написавших в 2010 году, свободная рыночная цена гелия способствовала «расточительному» использованию (например, для гелиевых шаров ). Цены в 2000-х годах были снижены из-за решения Конгресса США распродать большие запасы гелия в стране к 2015 году. [160] По мнению Ричардсона, цену необходимо было умножить на 20, чтобы исключить чрезмерную трату гелия. В исследовании Nuttall et al. 2012 г. В документе под названием «Хватит разбазаривать гелий» также предлагалось создать Международное агентство по гелию, которое бы построило устойчивый рынок для «этого драгоценного товара». [161]
Приложения
Хотя воздушные шары, пожалуй, самый известный способ использования гелия, они составляют незначительную часть всего использования гелия. [75] Гелий используется для многих целей, которые требуют некоторых его уникальных свойств, таких как низкая температура кипения , низкая плотность , низкая растворимость , высокая теплопроводность или инертность . Из общего мирового производства гелия в 2014 году, составившего около 32 миллионов кг (180 миллионов стандартных кубических метров) гелия в год, наибольшее его использование (около 32% от общего объема в 2014 году) приходится на криогенные применения, большая часть которых связана с охлаждением сверхпроводящих магнитов в медицинские МРТ- сканеры и ЯМР- спектрометры. [163] Другими основными сферами применения были системы создания давления и продувки, сварка, поддержание контролируемой атмосферы и обнаружение утечек. Другие виды использования по категориям были относительно незначительными. [162]
Контролируемая атмосфера
Гелий используется в качестве защитного газа при выращивании кристаллов кремния и германия , в производстве титана и циркония , в газовой хроматографии . [107] потому что он инертный. Из-за своей инертности, термической и калорической совершенства , высокой скорости звука и высокого значения коэффициента теплоемкости он также полезен в сверхзвуковых аэродинамических трубах. [164] и импульсные объекты . [165]
Газо-вольфрамовая дуговая сварка
Гелий используется в качестве защитного газа в процессах дуговой сварки материалов, которые при температурах сварки загрязняются и ослабляются воздухом или азотом. [27] При газовой вольфрамовой дуговой сварке используется ряд инертных защитных газов, но вместо более дешевого аргона используется гелий , особенно для сварочных материалов с более высокой теплопроводностью , таких как алюминий или медь .
Незначительное использование
Обнаружение промышленных утечек
Одним из промышленных применений гелия является обнаружение утечек . Поскольку гелий диффундирует через твердые тела в три раза быстрее, чем воздух, его используют в качестве индикаторного газа для обнаружения утечек в оборудовании с высоким вакуумом (например, криогенных резервуарах) и контейнерах высокого давления. [166] Испытываемый объект помещается в камеру, которая затем вакуумируется и заполняется гелием. Гелий, выходящий через утечки, обнаруживается чувствительным устройством ( гелиевый масс-спектрометр ) даже при скорости утечки всего 10 −9 мбар·л/с (10 −10 Па·м 3 /с). Процедура измерения обычно автоматическая и называется интегральным тестом с гелием. Более простая процедура — заполнить испытуемый объект гелием и вручную выполнить поиск утечек с помощью ручного прибора. [167]
Утечку гелия через трещины не следует путать с проникновением газа через сыпучий материал. Хотя гелий имеет документально подтвержденные константы проникновения (таким образом, рассчитываемую скорость проникновения) через стекла, керамику и синтетические материалы, инертные газы, такие как гелий, не проникают в большинство объемных металлов. [168]
Полет
Поскольку он легче воздуха , дирижабли и воздушные шары наполняются гелием для подъемной силы . В то время как газообразный водород обладает большей плавучестью и выходит через мембрану с меньшей скоростью, гелий имеет то преимущество, что он негорючий и даже огнестойкий . Другое незначительное применение - в ракетной технике , где гелий используется в качестве незаполненной среды для заправки баков ракетного топлива в полете и для конденсации водорода и кислорода для производства ракетного топлива . Он также используется для очистки топлива и окислителя из наземного вспомогательного оборудования перед запуском и для предварительного охлаждения жидкого водорода в космических аппаратах . Например, для запуска ракеты «Сатурн-5» , использовавшейся в программе «Аполлон», требовалось около 370 000 кубических метров (13 миллионов кубических футов) гелия. [107]
Незначительное коммерческое и развлекательное использование
Гелий как дыхательный газ не обладает наркотическими свойствами , поэтому смеси гелия, такие как тримикс , гелиокс и гелиаир, используются при глубоких погружениях для уменьшения последствий наркоза, которые ухудшаются с увеличением глубины. [169] [170] По мере увеличения давления с глубиной плотность дыхательного газа также увеличивается, и обнаружено, что низкомолекулярный вес гелия значительно уменьшает усилие дыхания за счет снижения плотности смеси. Это уменьшает число Рейнольдса потока, что приводит к уменьшению турбулентного потока и увеличению ламинарного потока , который требует меньшего количества дыхания. [171] [172] На глубинах ниже 150 метров (490 футов) у водолазов, дышащих гелий-кислородными смесями, начинают наблюдаться тремор и снижение психомоторных функций, симптомы нервного синдрома высокого давления . [173] Этому эффекту можно в некоторой степени противостоять, добавляя к смеси гелия и кислорода некоторое количество наркотического газа, такого как водород или азот. [174]
Гелий-неоновые лазеры , тип маломощного газового лазера, излучающего красный луч, имели различные практические применения, в том числе считыватели штрих-кодов и лазерные указки , прежде чем они были почти повсеместно заменены более дешевыми диодными лазерами . [27]
Благодаря своей инертности и высокой теплопроводности , нейтронной прозрачности, а также тому, что он не образует радиоактивных изотопов в реакторных условиях, гелий используется в качестве теплоносителя в некоторых ядерных реакторах с газовым охлаждением . [166]
Гелий, смешанный с более тяжелым газом, таким как ксенон, полезен для термоакустического охлаждения из-за получаемого в результате высокого коэффициента теплоемкости и низкого числа Прандтля . [175] Инертность гелия имеет экологические преимущества по сравнению с обычными холодильными системами, которые способствуют истощению озонового слоя или глобальному потеплению. [176]
Гелий также используется в некоторых жестких дисках . [177]
Научное использование
Использование гелия уменьшает искажающее воздействие колебаний температуры в пространстве между линзами в некоторых телескопах благодаря его чрезвычайно низкому показателю преломления . [29] Этот метод особенно используется в солнечных телескопах, где вакуумонепроницаемая труба телескопа была бы слишком тяжелой. [178] [179]
Гелий – широко используемый газ-носитель в газовой хроматографии .
Возраст горных пород и минералов, содержащих уран и торий, можно оценить, измеряя уровень гелия с помощью процесса, известного как гелиевое датирование . [27] [29]
Гелий при низких температурах используется в криогенике и в некоторых криогенных приложениях. В качестве примера применения можно привести жидкий гелий для охлаждения некоторых металлов до чрезвычайно низких температур, необходимых для сверхпроводимости , например, в сверхпроводящих магнитах для магнитно-резонансной томографии . Большой адронный коллайдер в ЦЕРН использует 96 метрических тонн жидкого гелия для поддержания температуры на уровне 1,9 К (-271,25 ° C; -456,25 ° F). [180]
Медицинское использование
Гелий был одобрен для медицинского использования в США в апреле 2020 года для людей и животных. [181] [182]
В качестве загрязнителя
Будучи химически инертным, загрязнение гелием ухудшает работу микроэлектромеханических систем (МЭМС), в результате чего iPhone может выйти из строя. [183]
Вдыхание и безопасность
Эффекты
Нейтральный гелий в стандартных условиях нетоксичен, не играет биологической роли и в следовых количествах содержится в крови человека.
Скорость звука в гелии почти в три раза превышает скорость звука в воздухе. Поскольку собственная резонансная частота газонаполненной полости пропорциональна скорости звука в газе, при вдыхании гелия происходит соответствующее увеличение резонансных частот речевого тракта , который является усилителем речевого звука. [27] [184] Такое увеличение резонансной частоты усилителя (речевого тракта) дает повышенное усиление высокочастотной составляющей звуковой волны, создаваемой прямой вибрацией голосовых связок, по сравнению со случаем, когда голосовой аппарат заполнен воздухом. Когда человек говорит после вдыхания гелия, мышцы, управляющие голосовым аппаратом, продолжают двигаться так же, как если бы голосовой аппарат был наполнен воздухом; поэтому основная частота (иногда называемая высотой тона ), создаваемая прямой вибрацией голосовых связок, не меняется. [185] Однако усиление, предпочтительное для высоких частот, приводит к изменению тембра усиливаемого звука, что приводит к пронзительному, «утиному» вокалу. Противоположный эффект, понижение резонансных частот, можно получить, вдыхая плотный газ, например гексафторид серы или ксенон .
Опасности
Вдыхание гелия в чрезмерном количестве может быть опасным, поскольку гелий является простым удушающим веществом и поэтому вытесняет кислород, необходимый для нормального дыхания. [27] [186] Зарегистрированы смертельные случаи, в том числе молодой человек, задохнувшийся в Ванкувере в 2003 году, и двое взрослых, задохнувшиеся в Южной Флориде в 2006 году. [187] [188] В 1998 году австралийская девушка из Виктории потеряла сознание и временно посинела после того, как наглоталась всего содержимого воздушного шара. [189] [190] [191] Вдыхание гелия непосредственно из баллонов под давлением или даже из клапанов наполнения баллонов чрезвычайно опасно, поскольку высокая скорость потока и давление могут привести к баротравме , приводящей к смертельному разрыву легочной ткани. [186] [192]
Смерть, вызванная гелием, встречается редко. Первым случаем, зарегистрированным в СМИ, стал случай с 15-летней девочкой из Техаса, которая умерла в 1998 году от отравления гелием на вечеринке у друга; точный тип смерти гелия неизвестен. [189] [190] [191]
В Соединенных Штатах в период с 2000 по 2004 год было зарегистрировано только два смертельных случая, включая мужчину, который умер в Северной Каролине от баротравмы в 2002 году. [187] [192] В 2003 году в Ванкувере молодой человек задохнулся, а в 2000 году у 27-летнего мужчины в Австралии случилась эмболия после дыхания из баллона. [187] С тех пор в 2006 году в Южной Флориде задохнулись двое взрослых. [187] [188] [193] и были случаи в 2009 и 2010 годах, один из которых был молодым калифорнийцем, которого нашли с мешком на голове, прикрепленным к баллону с гелием, [194] и еще один подросток в Северной Ирландии умер от удушья. [195] В Игл-Пойнт, штат Орегон, в 2012 году от баротравмы на вечеринке умерла девочка-подросток. [196] [197] [198] В том же году от гипоксии умерла девочка из Мичигана. [199]
4 февраля 2015 года выяснилось, что во время записи основного телешоу 28 января 12-летняя участница (имя не разглашается) японской женской певческой группы 3B Junior пострадала от воздушной эмболии и потеряла сознание. и впал в кому из-за того, что пузырьки воздуха блокировали приток крови к мозгу после вдыхания огромного количества гелия во время игры. Об инциденте стало известно только неделю спустя. [200] [201] Сотрудники TV Asahi провели экстренную пресс-конференцию, чтобы сообщить, что участницу доставили в больницу и у нее наблюдаются признаки реабилитации, такие как движение глаз и конечностей, но ее сознание еще не восстановилось в достаточной степени. Полиция начала расследование из-за пренебрежения мерами безопасности. [202] [203]
Проблемы безопасности криогенного гелия аналогичны проблемам безопасности жидкого азота ; его чрезвычайно низкие температуры могут привести к холодным ожогам , а степень расширения жидкости и газа может вызвать взрывы, если не установлены устройства сброса давления. С контейнерами с газообразным гелием при температуре от 5 до 10 К следует обращаться так, как если бы они содержали жидкий гелий, из-за быстрого и значительного теплового расширения , которое происходит, когда газообразный гелий при температуре менее 10 К нагревается до комнатной температуры . [107]
При высоких давлениях (более примерно 20 атм или двух МПа ) смесь гелия и кислорода ( гелиокс ) может привести к нервному синдрому высокого давления , своего рода обратному анестезирующему эффекту; добавление небольшого количества азота в смесь может облегчить проблему. [204] [173]
См. также
Примечания
- ^ Некоторые авторы оспаривают размещение гелия в столбе благородных газов, предпочитая размещать его над бериллием с щелочноземельными металлами . Они делают это на основании 1s гелия. 2 электронная конфигурация, аналогичная ns 2 валентные конфигурации щелочноземельных металлов и, кроме того, указывают на некоторые специфические тенденции, которые становятся более регулярными, если гелий помещен во 2-ю группу. [7] [8] [9] [10] [11] Они, как правило, связаны с каиносимметрией и аномалией первого ряда: первая орбиталь любого типа необычно мала, поскольку, в отличие от своих высших аналогов, она не испытывает межэлектронного отталкивания от меньшей орбитали того же типа. Из-за такой тенденции в размерах орбиталей в группах 1 и 13–17 наблюдается большая разница в атомных радиусах между первыми и вторыми членами каждой основной группы: она существует между неоном и аргоном, между гелием и бериллием, но не между гелием и неоном. Это аналогичным образом влияет на температуру кипения и растворимость благородных газов в воде, где гелий слишком близок к неону, а большая разница, характерная для первых двух элементов группы, проявляется только между неоном и аргоном. Перемещение гелия в группу 2 делает эту тенденцию последовательной и в группах 2 и 18, делая гелий элементом первой группы 2, а неон - элементом первой группы 18: оба проявляют характерные свойства кайносимметричного первого элемента группы. [12] Однако классификация гелия с другими благородными газами остается почти универсальной, поскольку его чрезвычайная инертность чрезвычайно близка к инертности других легких благородных газов неона и аргона. [13]
Ссылки
- ^ «Стандартные атомные массы: гелий» . ЦИАВ . 1983.
- ^ Прохаска, Томас; Ирргехер, Йоханна; Бенефилд, Жаклин; Бёлке, Джон К.; Чессон, Лесли А.; Коплен, Тайлер Б.; Дин, Типинг; Данн, Филип Дж. Х.; Грёнинг, Манфред; Холден, Норман Э.; Мейер, Харро Эй Джей (04 мая 2022 г.). «Стандартные атомные веса элементов 2021 (Технический отчет ИЮПАК)» . Чистая и прикладная химия . дои : 10.1515/pac-2019-0603 . ISSN 1365-3075 .
- ^ Шуэн-Чен Хван, Роберт Д. Лейн, Дэниел А. Морган (2005). «Благородные газы». Энциклопедия химической технологии Кирка Отмера . Уайли. стр. 343–383. doi:10.1002/0471238961.0701190508230114.a01 .
- ^ Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений , в Справочнике по химии и физике, 81-е издание, CRC press.
- ^ Уэст, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство компании Chemical Rubber Company. стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Кондев, ФГ; Ван, М.; Хуанг, WJ; Наими, С.; Ауди, Г. (2021). «Оценка ядерных свойств NUBASE2020» (PDF) . Китайская физика C . 45 (3): 030001. doi : 10.1088/1674-1137/abddae .
- ^ Грочала, Войцех (1 ноября 2017 г.). «О месте гелия и неона в Периодической таблице элементов» . Основы химии . 20 (2018): 191–207. дои : 10.1007/s10698-017-9302-7 .
- ^ Бент Вебер, Либби (18 января 2019 г.). « Таблица Менделеева» . Новости химии и техники . 97 (3) . Проверено 27 марта 2020 г.
- ^ Грандинетти, Феличе (23 апреля 2013 г.). «Неон за вывесками» . Природная химия . 5 (2013): 438. Бибкод : 2013НатЧ...5..438Г . дои : 10.1038/nchem.1631 . ПМИД 23609097 .
- ^ Курушкин, Михаил (2020). «Размещение гелия в периодической таблице с точки зрения кристаллической структуры» . МСКРЖ . 7 (4): 577–578. Бибкод : 2020IUCrJ...7..577K . дои : 10.1107/S2052252520007769 . ПМК 7340260 . ПМИД 32695406 . Проверено 19 июня 2020 г.
- ^ Лабарка, Мартин; Шриватс, Акаш (2016). «О размещении водорода и гелия в периодической системе: новый подход» . Болгарский журнал научного образования . 25 (4): 514–530. Архивировано из оригинала 29 ноября 2021 года . Проверено 19 июня 2020 г.
- ^ Секерский, С.; Берджесс, Дж. (2002). Краткая химия элементов . Хорвуд. стр. 23–26. ISBN 978-1-898563-71-6 .
- ^ Льюарс, Эррол Г. (5 декабря 2008 г.). Чудеса моделирования: вычислительное предвидение новых молекул . Springer Science & Business Media. стр. 69–71. ISBN 978-1-4020-6973-4 . Архивировано из оригинала 19 мая 2016 года.
- ^ Райе, Г. (1868) «Спектральный анализ выступов, наблюдаемых во время полного солнечного затмения, наблюдаемого 18 августа 1868 года на полуострове Малакка» (Спектральный анализ выступов, наблюдаемых во время полного солнечного затмения, наблюдаемого 18 августа 1868, с полуострова Малакка), Reports ..., 67 : 757–759. Из стр. 758: «...Я сразу увидел серию из девяти блестящих линий, которые... кажутся мне ассимилированными с основными линиями солнечного спектра B, D, E, b, неизвестной линией F и двумя линии группы G». (...Я сразу увидел серию из девяти ярких линий, которые... мне казалось, следует отнести к основным линиям солнечного спектра, B, D, E, b, неизвестную линию F и две линии группа Г.)
- ^ Капитан К. Т. Хейг (1868) «Отчет о спектроскопических наблюдениях солнечного затмения, 18 августа 1868 года» Труды Лондонского королевского общества , 17 : 74–80. Из стр. 74: «Могу сразу заявить, что я наблюдал спектры двух красных пламен, близких друг к другу, и в их спектрах довольно четко очерчены две широкие яркие полосы, одна маренового цвета, а другая светло-золотистая».
- ↑ Погсон передал свои наблюдения затмения 1868 года местному правительству Индии, но его отчет не был опубликован. (Биман Б. Нат, История гелия и рождения астрофизики (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer, 2013), стр. 8 ). Тем не менее, Локьер цитировал свой отчет. Из стр. 320. Архивировано 17 августа 2018 года в Wayback Machine Локьера Дж. Нормана (1896) «История гелия. Пролог», Nature , 53 : 319–322: «Погсон, ссылаясь на затмение 1868 года, сказал, что желтое линия была «на D или около D».
- ^ Лейтенант Джон Гершель (1868 г.) «Отчет о солнечном затмении 1868 года, которое оно видело в Джамканди в президентстве Бомбея», Proceedings of the Royal Society of London , 17 : 104–120. Из стр. 113: По мере приближения момента полного солнечного затмения «... я зафиксировал возрастающую яркость спектра в районе точки D, настолько большую, что фактически невозможно было проводить какие-либо измерения этой линии до тех пор, пока подходящее облако не смягчило свет. Я не готов дать какое-либо объяснение этому». Из стр. 117: «Я также считаю, что не может быть никаких сомнений в том, что ОРАНЖЕВАЯ ЛИНИЯ была идентична D, поскольку речь идет о способности прибора устанавливать такую идентичность».
- ↑ В своем первоначальном отчете Французской академии наук о затмении 1868 года Янссен не упомянул о желтой линии в солнечном спектре. Видеть:
- Янссен (1868) результатах, полученных в Коканаде во время затмения в «Информация о некоторых августе прошлого года и после этого затмения», Comptes Rendus ..., 67 : 838–839.
- Уилер М. Сирс, Гелий: исчезающий элемент (Гейдельберг, Германия: Springer, 2015), с. 44.
- Франсуаза Лоне со Стормом Данлопом, пер., Астроном Жюль Янссен: Путешественник по небесной физике (Гейдельберг, Германия: Springer, 2012), стр. 45.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Клевеит» . Mindat.org . Проверено 14 февраля 2020 г.
- ^ «Уранинит» . Mindat.org . Проверено 14 февраля 2020 г.
- ^ Роуз, Мелинда (октябрь 2008 г.). «Гелий: вверх, вверх и прочь?» . Фотонные спектры . Архивировано из оригинала 22 августа 2010 года . Проверено 27 февраля 2010 г. Более авторитетную, но старую круговую диаграмму 1996 года, показывающую использование гелия в США по секторам и показывающую почти тот же результат, см. в диаграмме, воспроизведенной в разделе «Применение» этой статьи.
- ^ Коннор, Стив (23 августа 2010 г.). «Почему в мире заканчивается гелий» . Независимый . Лондон. Архивировано из оригинала 27 сентября 2013 года . Проверено 16 сентября 2013 г.
- ^ Сигел, Итан (12 декабря 2012 г.). «Почему в мире закончится гелий» . Начинается с взрыва . Scienceblogs.com. Архивировано из оригинала 14 сентября 2013 года . Проверено 16 сентября 2013 г.
- ^ Сонди, Дэвид (24 августа 2015 г.). «Возможно, у нас еще не закончился гелий» . www.gizmag.com . Архивировано из оригинала 25 марта 2016 года . Проверено 1 апреля 2016 г.
- ^ Сэмпл, Ян (28 июня 2016 г.). «Огромная находка гелия в Восточной Африке предотвращает нехватку медицинских препаратов» . Хранитель . Архивировано из оригинала 29 июня 2016 года . Проверено 29 июня 2016 г.
- ^ Кочхар, РК (1991). «Французские астрономы в Индии в 17-19 веках». Журнал Британской астрономической ассоциации . 101 (2): 95–100. Бибкод : 1991JBAA..101...95K .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л Эмсли, Джон (2001). Строительные блоки природы . Оксфорд: Издательство Оксфордского университета. стр. 175–179. ISBN 978-0-19-850341-5 .
- ^ Локьер, Дж. Н. (октябрь 1868 г.). «Уведомление о наблюдении спектра солнечного протуберанца» . Труды Лондонского королевского общества . 17 : 91–92. Бибкод : 1868RSPS...17...91L . дои : 10.1098/rspl.1868.0011 . JSTOR 112357 . S2CID 163097539 . Проверено 3 июня 2018 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н тот п д р с т в v В Хэмпель, Клиффорд А. (1968). Энциклопедия химических элементов . Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд. стр. 256–268. ISBN 978-0-442-15598-8 .
- ^ Харпер, Дуглас. «гелий» . Интернет-словарь этимологии .
- ^ Томсон, Уильям (3 августа 1871 г.). «Инаугурационная речь сэра Уильяма Томсона» . Природа . 4 (92): 261–278 [268]. Бибкод : 1871Natur...4..261. . дои : 10.1038/004261a0 . ПМК 2070380 . Архивировано из оригинала 2 декабря 2016 года . Проверено 22 февраля 2016 г.
Франкланд и Локьер обнаружили, что желтые протуберанцы образуют очень четкую яркую линию недалеко от D, но до сих пор не отождествляемую ни с каким земным пламенем. Кажется, это указывает на новое вещество, которое они предлагают назвать Гелием.
- ^ Дженсен, Уильям Б. (2004). «Почему гелий заканчивается на «-ium» ». Журнал химического образования . 81 (7): 944. Бибкод : 2004JChEd..81..944J . дои : 10.1021/ed081p944 .
- ^ Пальмьери, Луиджи (1881). «Линия гелия появилась в недавно сублимированном материале [с горы] Везувия». Доклад Академии физико-математических наук (Неаполь, Италия) . 20 : 223. Архивировано из оригинала 1 сентября 2018 года . Проверено 1 мая 2017 г.
Некоторое время назад я собрал аморфное вещество маслянистой консистенции и блекло-желтого цвета, сублимированное на краю фумаролы вблизи жерла извержения. Проверив эту сублимацию с помощью спектроскопа, я распознал линии натрия и калия, а также очень четкую линейную линию, которая точно соответствует D 3 , то есть линии гелия. Пока я просто констатирую факт, предлагая вернуться к этой теме, предварительно подвергнув сублимацию химическому анализу. (Некоторое время назад я собрал аморфное вещество маслянистой консистенции и блекло-желтого цвета, сублимированное на краю фумаролы вблизи устья извержения. Проанализировав это сублимированное вещество с помощью спектроскопа, я распознал линии натрия и калия и очень четкая линейная линия, которая точно соответствует D 3 , что соответствует гелию. Пока же я лишь констатирую факт, предлагая вернуться к этой теме после того, как подвергнут сублимат химическому анализу.)
- ^ Кирк, Венди Л. «Клевит [не клевит] и гелий» . Блог музеев и коллекций . Университетский колледж Лондона . Архивировано из оригинала 18 октября 2018 года . Проверено 18 августа 2017 г.
- ^ Рамзи, Уильям (1895). «О газе, показывающем спектр гелия, предполагаемой причины D 3 , одной из линий коронального спектра. Предварительное примечание» . Труды Лондонского королевского общества . 58 (347–352): 65–67. Бибкод : 1895RSPS...58...65R . дои : 10.1098/rspl.1895.0006 . S2CID 129872109 .
- ^ Рамзи, Уильям (1895). «Гелий, газообразный компонент некоторых минералов. Часть I» . Труды Лондонского королевского общества . 58 (347–352): 81–89. Бибкод : 1895RSPS...58...80R . дои : 10.1098/rspl.1895.0010 .
- ^ Рамзи, Уильям (1895). «Гелий, газообразный компонент некоторых минералов. Часть II – Плотность». Труды Лондонского королевского общества . 59 (1): 325–330. Бибкод : 1895RSPS...59..325R . дои : 10.1098/rspl.1895.0097 . S2CID 96589261 .
- ^ Локьер, Дж. Норман (1895). «О новом газе, полученном из уранинита. Предварительная записка, часть II» . Труды Лондонского королевского общества . 58 (347–352): 67–70. дои : 10.1098/rspl.1895.0008 .
- ^ См.:
- Крукс, Уильям (1895). «Спектр газа клевеита» . Химические новости и журнал физических наук . 71 (1844): 151.
- Крукс, Уильям (1895). «Спектр гелия» . Химические новости и журнал физических наук . 72 (1865): 87–89.
- ^ См.:
- Клив, ПТ (1895 г.). «О наличии гелия в клевеите» . Еженедельные отчеты сессий Академии наук (на французском языке). 120 :834.
- Английский перевод: Клев, PT (1895). «О наличии гелия в клевите» . Химические новости и журнал физических наук . 71 (1849): 212.
- Торп, TE (1895). «Земной гелий?» . Природа . 51 (1329): 586.
- Клив (1895 г.). «О плотности гелия» . Еженедельные отчеты сессий Академии наук (на французском языке). 120 :1212.
- ^ Лангле, Северная Каролина (1895 г.). «Атомный вес гелия». Журнал неорганической химии (на немецком языке). 10 (1): 289–292. дои : 10.1002/zaac.18950100130 .
- ^ Ткач, ER (1919). Циркуляр Бюро стандартов № 81: Библиография научной литературы по гелию (PDF) . Вашингтон, округ Колумбия, США: Типография правительства США. п. 6.
- ^ Хиллебранд (1890) «О наличии азота в уранините и о составе уранинита в целом», Бюллетень Геологической службы США , вып. 78, стр. 43–79.
- ^ Мандей, Пэт (1999). Джон А. Гаррати; Марк К. Карнс (ред.). Биографическая запись об У. Ф. Хиллебранде (1853–1925), геохимике и администраторе Бюро стандартов США в American National Biography . Том. 10–11. Издательство Оксфордского университета. стр. 808–9, 227–8.
- ^ Резерфорд, Э.; Ройдс, Т. (1908). «XXIV. Спектр эманации радия» . Философский журнал . серия 6. 16 (92): 313–317. дои : 10.1080/14786440808636511 .
- ^ Оннес, Х. Камерлинг (1908) «Сжижение гелия», Сообщения Физической лаборатории Лейденского университета , 9 (108): 1–23.
- ^ ван Делфт, Дирк (2008). «Маленькая чашка гелия, большая наука» (PDF) . Физика сегодня . 61 (3): 36–42. Бибкод : 2008PhT....61c..36V . дои : 10.1063/1.2897948 . Архивировано из оригинала (PDF) 25 июня 2008 года . Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ См.:
- Предварительное уведомление: Кисом, WH (17 июля 1926 г.) Письма в редакцию: «Затвердевание гелия», Nature , 118 : 81.
- Предварительное уведомление: Кисом, WH (1926) «Затвердевший гелий», Архивировано 22 октября 2016 г. в Wayback Machine Comptes Rendus ..., 183 : 26.
- Кисом, WH (1926) «Твердый гелий», Сообщения из физической лаборатории Лейденского университета , 17 (184).
- ^ «Самый холодный холод» . Time Inc., 10 июня 1929 г. Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 г. Проверено 27 июля 2008 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Хойер, Ульрих (1981). «Строение атомов и молекул» . В Хойере, Ульрих (ред.). Нильс Бор – Собрание сочинений: Том 2 – Работы по атомной физике (1912–1917) . Амстердам: Издательская компания Северной Голландии . стр. 103–316 (особенно стр. 116–122). ISBN 978-0720418002 .
- ^ Кеннеди, ПиДжей (1985). «Краткая биография» . На французском языке: AP; Кеннеди, Пи Джей (ред.). Нильс Бор: столетний том . Издательство Гарвардского университета . стр. 3–15. ISBN 978-0-674-62415-3 .
- ^ Бор, Н. (1913). «О строении атомов и молекул, часть I» (PDF) . Философский журнал . 26 (151): 1–25. Бибкод : 1913PMag...26....1B . дои : 10.1080/14786441308634955 . Архивировано (PDF) из оригинала 4 апреля 2019 г. Проверено 27 декабря 2017 г.
Бор, Н. (1913). «О строении атомов и молекул, часть II: Системы, содержащие только одно ядро» (PDF) . Философский журнал . 26 (153): 476–502. Бибкод : 1913PMag...26..476B . дои : 10.1080/14786441308634993 . Архивировано (PDF) из оригинала 15 декабря 2017 г. Проверено 27 декабря 2017 г.
Бор, Н. (1913). «О строении атомов и молекул, часть III: Системы, содержащие несколько ядер» . Философский журнал . 26 (155): 857–875. Бибкод : 1913PMag...26..857B . дои : 10.1080/14786441308635031 . - ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Роботти, Надя (1983). «Спектр ζ Кормов и историческая эволюция эмпирических данных». Исторические исследования в физических науках . 14 (1): 123–145. дои : 10.2307/27757527 . JSTOR 27757527 .
- ^ Пикеринг, ЕС (1896 г.). «Звезды, имеющие своеобразные спектры. Новые переменные звезды в Кресте и Лебеде». Циркуляр обсерватории Гарвардского колледжа . 12 : 1–2. Бибкод : 1896HarCi..12....1P . Также опубликовано как: Пикеринг, ЕС ; Флеминг, WP (1896). «Звезды, имеющие своеобразные спектры. Новые переменные звезды в Кресте и Лебеде» . Астрофизический журнал . 4 : 369–370. Бибкод : 1896ApJ.....4..369P . дои : 10.1086/140291 .
- ^ Райт, WH (1914). «Связь между звездами Вольфа – Райе и планетарными туманностями» . Астрофизический журнал . 40 : 466–472. Бибкод : 1914ApJ....40..466W . дои : 10.1086/142138 .
- ^ Пикеринг, ЕС (1897 г.). «Звезды, имеющие своеобразные спектры. Новые переменные звезды в Кресте и Лебеде» . Астрономические Нахрихтен . 142 (6): 87–90. Бибкод : 1896АН....142...87П . дои : 10.1002/asna.18971420605 . Архивировано (PDF) из оригинала 24 августа 2019 г. Проверено 24 августа 2019 г.
- ^ Пикеринг, ЕС (1897 г.). «Спектр дзета Корков» . Астрофизический журнал . 5 : 92–94. Бибкод : 1897ApJ.....5...92P . дои : 10.1086/140312 .
- ^ Лакатос, Имре (1980). «Бор: исследовательская программа, развивающаяся на противоречивых основаниях» . В Уорролле, Джон; Карри, Грегори (ред.). Методология программ научных исследований . Издательство Кембриджского университета . стр. 55–68. ISBN 9780521280310 .
- ^ Фаулер, А. (1912). «Наблюдения главной и других серий линий в спектре водорода» . Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 73 (2): 62–63. Бибкод : 1912MNRAS..73...62F . дои : 10.1093/mnras/73.2.62 .
- ^ Бор, Н. (1913). «Спектры гелия и водорода» . Природа . 92 (2295): 231–232. Бибкод : 1913Natur..92..231B . дои : 10.1038/092231d0 . S2CID 11988018 .
- ^ Фаулер, А. (1913). «Спектры гелия и водорода» . Природа . 92 (2291): 95–96. Бибкод : 1913Natur..92...95F . дои : 10.1038/092095b0 . S2CID 3972599 .
- ^ Фаулер, А. (1913). «Ответ на: Спектры гелия и водорода» . Природа . 92 (2295): 232–233. Бибкод : 1913Natur..92..232F . дои : 10.1038/092232a0 . S2CID 3981817 .
- ^ Бор, Н. (1915). «Спектры водорода и гелия» . Природа . 95 (6–7): 6–7. Бибкод : 1915Natur..95....6B . дои : 10.1038/095006a0 . S2CID 3947572 .
- ^ Капица, П. (1938). «Вязкость жидкого гелия ниже λ-точки» . Природа . 141 (3558): 74. Бибкод : 1938Natur.141...74K . дои : 10.1038/141074a0 . S2CID 3997900 .
- ^ Ошеров Д.Д.; Ричардсон, Колорадо; Ли, DM (1972). «Свидетельства новой фазы твердого He 3 « . Phys. Rev. Lett . 28 (14): 885–888. Bibcode : 1972PhRvL..28..885O . doi : 10.1103/PhysRevLett.28.885 . S2CID 89609083 .
- ^ Виньос, Джеймс Х.; Фэрбанк, Генри А. (15 марта 1961 г.). «Новая твердая фаза в ${\mathrm{He}}^{4}$» . Письма о физических отзывах . 6 (6): 265–267. doi : 10.1103/PhysRevLett.6.265 .
- ^ Макфарланд, Д.Ф. (1903). «Состав газа из скважины в Декстере, штат Канзас». Труды Канзасской академии наук . 19 :60–62. дои : 10.2307/3624173 . JSTOR 3624173 .
- ^ «Открытие гелия в природном газе в Канзасском университете» . Национальные исторические химические достопримечательности . Американское химическое общество. Архивировано из оригинала 26 февраля 2014 г. Проверено 21 февраля 2014 г.
- ^ Кэди, HP; Макфарланд, Д.Ф. (1906). «Гелий в природном газе» . Наука . 24 (611): 344. Бибкод : 1906Sci....24..344D . дои : 10.1126/science.24.611.344 . ПМИД 17772798 . S2CID 27441003 .
- ^ Кэди, HP; Макфарланд, Д.Ф. (1906). «Гелий в природном газе Канзаса». Труды Канзасской академии наук . 20 :80–81. дои : 10.2307/3624645 . JSTOR 3624645 .
- ^ Эмме, Юджин М. сост. , изд. (1961). «Хронология воздухоплавания и космонавтики, 1920–1924 гг.» . Аэронавтика и космонавтика: американская хронология науки и технологий в исследовании космоса, 1915–1960 гг . Вашингтон, округ Колумбия: НАСА . стр. 11–19. Архивировано из оригинала 14 июля 2019 г. Проверено 27 октября 2006 г.
- ^ Хиллерет, Н. (1999). «Обнаружение утечек» (PDF) . В С. Тернере (ред.). Школа ускорителей ЦЕРН, вакуумные технологии: материалы: конференц-центр Scanticon, Снекерстен, Дания, 28 мая – 3 июня 1999 г. Женева, Швейцария: ЦЕРН . стр. 203–212. doi : 10.5170/CERN-1999-005.203 .
У истоков метода обнаружения утечек гелия лежал Манхэттенский проект и беспрецедентные требования к герметичности, предъявляемые заводами по обогащению урана. Требуемая чувствительность, необходимая для проверки утечек, привела к выбору масс-спектрометра, разработанного доктором А.О.Ц. Ниером, настроенного на массу гелия.
- ^ Уильямсон, Джон Г. (1968). «Энергия для Канзаса». Труды Канзасской академии наук . 71 (4): 432–438. дои : 10.2307/3627447 . JSTOR 3627447 .
- ^ «Распродажа консервационного гелия» (PDF) . Федеральный реестр . 70 (193): 58464. 6 октября 2005 г. Архивировано (PDF) из оригинала 31 октября 2008 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Ствертка, Альберт (1998). Руководство по элементам: переработанное издание . Нью-Йорк; Издательство Оксфордского университета, стр. 24. ISBN 0-19-512708-0
- ^ Паб. L. 104–273: Закон о приватизации гелия 1996 г. (текст) (PDF)
- ^ Управляющее резюме . нап.еду. 2000. дои : 10.17226/9860 . ISBN 978-0-309-07038-6 . Архивировано из оригинала 27 марта 2008 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Маллинз, П.В.; Гудлинг, Р.М. (1951). Гелий . Горное бюро / Ежегодник полезных ископаемых 1949. стр. 599–602. Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ «Статистика конечных пользователей гелия» (PDF) . Геологическая служба США. Архивировано (PDF) из оригинала 21 сентября 2008 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Смит, Э.М.; Гудвин, ТВ; Шиллингер, Дж. (2003). «Проблемы мировых поставок гелия в следующем десятилетии». Достижения криогенной техники . 49. А (710): 119–138. Бибкод : 2004AIPC..710..119S . дои : 10.1063/1.1774674 . S2CID 109060534 .
- ^ Каплан, Карен Х. (июнь 2007 г.). «Нехватка гелия препятствует исследованиям и промышленности». Физика сегодня . 60 (6). Американский институт физики : 31–32. Бибкод : 2007ФТ....60ф..31К . дои : 10.1063/1.2754594 .
- ^ Басу, Суриш (октябрь 2007 г.). Ям, Филип (ред.). «Обновления: в воздухе» . Научный американец . Том. 297, нет. 4. Scientific American, Inc. с. 18. Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 г. Проверено 4 августа 2008 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Ньюкомб, Тим (21 августа 2012 г.). «Налицо нехватка гелия, и это влияет не только на воздушные шары» . Время.com . Архивировано из оригинала 29 декабря 2013 года . Проверено 16 сентября 2013 г.
- ^ «Air Liquide | мировой лидер в области газов, технологий и услуг для промышленности и здравоохранения» . 19 февраля 2015 г. Архивировано из оригинала 14 сентября 2014 г. Проверено 25 мая 2015 г. Пресс-релиз «Эр Ликид».
- ^ «Ближневосточные беспорядки разрушают жизненно важный ресурс для ядерной энергетики, космических полетов и воздушных шаров» . Washingtonpost.com . 26 июня 2017 года. Архивировано из оригинала 26 июня 2017 года . Проверено 26 июня 2017 г.
- ^ Кокерилл, Роб (25 декабря 2014 г.). «2015 – Что впереди? Часть 1» . Газмир . Архивировано из оригинала 17 января 2015 г. Проверено 15 сентября 2021 г.
- ^ «Удивят ли оценки прибыли Air Products (APD) во втором квартале? - Блог аналитика» . NASDAQ.com . 28 апреля 2015 года. Архивировано из оригинала 15 июля 2019 года . Проверено 4 августа 2019 г.
- ^ Уоткинс, Тайер. «Старая квантовая физика Нильса Бора и спектр гелия: модифицированная версия модели Бора» . Государственный университет Сан-Хосе. Архивировано из оригинала 26 мая 2009 г. Проверено 24 июня 2009 г.
- ^ Паркер, MC; Джейнс, К.; Кэтфорд, Западная Нью-Йорк (2022). «Свойства гало в ядрах гелия с точки зрения геометрической термодинамики» . Аннален дер Физик . 534 (2100278). дои : 10.1002/andp.202100278 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Кок, А.; Ванджиони, Э. (2014). «Реакция тройного альфа и разрыв A = 8 в звездах BBN и населения III» (PDF) . Память итальянского астрономического общества . 85 : 124–129. Бибкод : 2014MmSAI..85..124C .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Питру, К.; Кок, А.; Узан, Ж.-П.; Ванджиони, Э. (2018). «Точный нуклеосинтез Большого взрыва с улучшенными предсказаниями по гелию-4» . Отчеты по физике . 754 : 1–66. doi : 10.1016/j.physrep.2018.04.005 .
- ^ Ванджиони-Флам, Э.; Кассе, М. (1999). «Космическая литий-бериллий-борная история». Астрофизика и космическая наука . 265 : 77–86. arXiv : astro-ph/9902073 . Бибкод : 1999Ap&SS.265...77В . дои : 10.1023/А:1002197712862 . S2CID 10627727 .
- ^ Сю, Т.; Кук, Р.Дж.; Прочаска, JX; Болте, М. (2020). «Исследование PHLEK: новое определение содержания первичного гелия» . Астрофизический журнал . 896 (77). дои : 10.3847/1538-4357/ab91af .
- ^ Льюарс, Эррол Г. (2008). Моделирование чудес . Спрингер. стр. 70–71. Бибкод : 2008moma.book.....L . ISBN 978-1-4020-6972-7 .
- ^ Вайс, Рэй Ф. (1971). «Растворимость гелия и неона в воде и морской воде». Дж. Хим. англ. Данные . 16 (2): 235–241. дои : 10.1021/je60049a019 .
- ^ Шарлин, П.; Баттино, Р.; Силла, Э.; Туньон, И.; Паскуаль-Ауир, JL (1998). «Растворимость газов в воде: корреляция между растворимостью и числом молекул воды в первой сольватной оболочке» . Чистая и прикладная химия . 70 (10): 1895–1904. дои : 10.1351/pac199870101895 . S2CID 96604119 .
- ^ Стоун, Джек А.; Стейскал, Алоис (2004). «Использование гелия в качестве эталона показателя преломления: исправление ошибок газового рефрактометра» . Метрология . 41 (3): 189–197. Бибкод : 2004Метро..41..189С . дои : 10.1088/0026-1394/41/3/012 . S2CID 250809634 .
- ^ Бюлер, Ф.; Аксфорд, Висконсин; Чиверс, HJA; Мартин, К. (1976). «Изотопы гелия в полярном сиянии». Дж. Геофиз. Рез . 81 (1): 111–115. Бибкод : 1976JGR....81..111B . дои : 10.1029/JA081i001p00111 .
- ^ Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. п. 6-120. ISBN 0-8493-0486-5 .
- ^ Хоэнберг, ПК; Мартин, ПК (2000). «Микроскопическая теория сверхтекучего гелия». Анналы физики . 281 (1–2): 636–705 12091211. Бибкод : 2000AnPhy.281..636H . дои : 10.1006/aphy.2000.6019 .
- ^ Уорнер, Брент. «Знакомство с жидким гелием» . НАСА. Архивировано из оригинала 1 сентября 2005 г. Проверено 5 января 2007 г.
- ^ Фэрбанк, штат Ха; Лейн, Коннектикут (1949). «Скорость прокатки пленки в жидком гелии». Физический обзор . 76 (8): 1209–1211. Бибкод : 1949PhRv...76.1209F . дои : 10.1103/PhysRev.76.1209 .
- ^ Роллин, Б.В.; Саймон, Ф. (1939). «О «пленочном» явлении жидкого гелия II». Физика . 6 (2): 219–230. Бибкод : 1939Phy.....6..219R . дои : 10.1016/S0031-8914(39)80013-1 .
- ^ Эллис, Фред М. (2005). «Третий звук» . Уэслианская лаборатория квантовых жидкостей. Архивировано из оригинала 21 июня 2007 г. Проверено 23 июля 2008 г.
- ^ Бергман, Д. (1949). «Гидродинамика и третий звук в тонких пленках He II». Физический обзор . 188 (1): 370–384. Бибкод : 1969PhRv..188..370B . дои : 10.1103/PhysRev.188.370 .
- ^ «Твердый гелий» . Физический факультет Университета Альберты . 05.10.2005. Архивировано из оригинала 31 мая 2008 года . Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Лиде, Д.Р., изд. (2005). Справочник CRC по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
- ^ Грилли, скорая помощь (1973). «Соотношения давление-объем-температура в жидком и твердом 4He». Журнал физики низких температур . 11 (1–2): 33–52. Бибкод : 1973JLTP...11...33G . дои : 10.1007/BF00655035 . S2CID 189850188 .
- ^ Хеншоу, Д.Б. (1958). «Структура твердого гелия по данным дифракции нейтронов». Письма о физических отзывах . 109 (2): 328–330. Бибкод : 1958PhRv..109..328H . дои : 10.1103/PhysRev.109.328 .
- ^ Пинсо, Ж.-П.; Мори, Ж.-П.; Бессон, Ж.-М. (1979). «Затвердевание гелия при комнатной температуре под высоким давлением» (PDF) . Журнал Physique Lettres . 40 (13): 307–308. doi : 10.1051/jphyslet:019790040013030700 . S2CID 40164915 .
- ^ Келлер, Уильям Э. (1969). «Сжатые He3 и He4». Гелий-3 и Гелий-4 . Бостон, Массачусетс: Springer US. стр. 347–404. дои : 10.1007/978-1-4899-6485-4_9 . ISBN 978-1-4899-6232-4 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Вайс, Ахим. «Элементы прошлого: Нуклеосинтез и наблюдение Большого Взрыва» . Институт гравитационной физики Макса Планка . Архивировано из оригинала 29 июля 2010 г. Проверено 23 июня 2008 г. ; Кок, Ален; Ванджиони-Флам, Элизабет; Декувемон, Пьер; Адачур, Абдеррахим; Ангуло, Кармен (2004). «Обновленный нуклеосинтез Большого взрыва в сравнении с наблюдениями WMAP и изобилием легких элементов». Астрофизический журнал . 600 (2): 544–552. arXiv : astro-ph/0309480 . Бибкод : 2004ApJ...600..544C . дои : 10.1086/380121 . S2CID 16276658 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Андерсон, Дон Л.; Фулджер, Греция; Мейбом, А. (2 сентября 2006 г.). «Основы гелия» . MantlePlumes.org. Архивировано из оригинала 8 февраля 2007 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Новик, Аарон (1947). «Период полураспада трития». Физический обзор . 72 (10): 972. Бибкод : 1947ФРв...72..972Н . дои : 10.1103/PhysRev.72.972.2 .
- ^ Застенкер, Г.Н.; Салерно, Э.; Бюлер, Ф.; Бохслер, П.; Басси, М.; Агафонов, Ю. Н.; Эйсомонт, Северная Каролина; Храпченков В.В.; и др. (2002). «Изотопный состав и содержание межзвездного нейтрального гелия по данным прямых измерений». Астрофизика . 45 (2): 131–142. Бибкод : 2002Ap.....45..131Z . дои : 10.1023/А:1016057812964 . S2CID 116957905 .
- ^ «Лунная добыча гелия-3» . Институт термоядерных технологий Университета Висконсин-Мэдисон. 19 октября 2007 г. Архивировано из оригинала 9 июня 2010 г. Проверено 9 июля 2008 г.
- ^ Слюта, Е.Н.; Абдрахимов А.М.; Галимов, Э.М. (2007). «Оценка вероятных запасов гелия-3 в лунном реголите» (PDF) . Конференция по науке о Луне и планетах (1338 г.): 2175. Бибкод : 2007LPI....38.2175S . Архивировано (PDF) из оригинала 5 июля 2008 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Хедман, Эрик Р. (16 января 2006 г.). «Увлекательный час с Джеральдом Кульчински» . Космический обзор . Архивировано из оригинала 9 января 2011 г. Проверено 20 июля 2008 г.
- ^ Зу, Х.; Дай, В.; де Ваэле, АТАМ (2022). «Разработка холодильников разбавления – обзор». Криогеника . 121 . doi : 10.1016/j.cryogenics.2021.103390 . ISSN 0011-2275 . S2CID 244005391 .
- ^ Холман, Джек П. (2002). Теплопередача (9-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: McGraw-Hill Companies, Inc., стр. 600–606. ISBN 9780072406559 .
- ^ Инкропера, Фрэнк П.; Девитт, Дэвид П.; Бергман, Теодор Л.; Лавин, Адриенн С. (2007). Основы тепломассообмена (6-е изд.). Хобокен, Нью-Джерси: John Wiley and Sons, Inc., стр. 941–950. ISBN 9780471457282 .
- ^ Хиби, Юлиус В. (1939). «Масс-спектрографические исследования на канальных пучках водорода и гелия ( H +
3 , Ч −
2 , ХеХ +
, ХЭД +
, Он −
)". Анналы физики . 426 (5): 473–487. Бибкод : 1939AnP...426..473H . doi : 10.1002/andp.19394260506 . - ^ Фридрих, Бретислав (8 апреля 2013 г.). «Хрупкий союз между атомами Li и He» . Физика . Том. 6. с. 42. Бибкод : 2013PhyOJ...6...42F . дои : 10.1103/Физика.6.42 . hdl : 11858/00-001M-0000-000E-F3CF-5 . Архивировано из оригинала 29 августа 2017 года . Проверено 24 августа 2019 г.
- ^ Вонг, Мин Ва (2000). «Прогноз метастабильного соединения гелия: HHeF». Журнал Американского химического общества . 122 (26): 6289–6290. дои : 10.1021/ja9938175 .
- ^ Грочала, В. (2009). «О химической связи между гелием и кислородом». Польский химический журнал . 83 : 87–122.
- ^ «Крах химического благородства гелия, предсказанный польским химиком» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2009 г. Проверено 15 мая 2009 г.
- ^ Сондерс, Мартин; Хименес-Васкес, Уго А.; Кросс, Р. Джеймс; Пореда, Роберт Дж. (1993). «Стабильные соединения гелия и неона: He@C 60 и Ne@C 60 ». Наука . 259 (5100): 1428–1430. Бибкод : 1993Sci...259.1428S . дои : 10.1126/science.259.5100.1428 . ПМИД 17801275 . S2CID 41794612 .
- ^ Сондерс, Мартин; Хименес-Васкес, Уго А.; Кросс, Р. Джеймс; Мрочковски, Стэнли; Фридберг, Дарон И.; Анет, Фрэнк А.Л. (1994). «Исследование внутренней части фуллеренов с помощью 3 He ЯМР-спектроскопия эндоэдральных 3 He@C 60 и 3 He@C 70 ". Nature . 367 (6460): 256–258. Bibcode : 1994Natur.367..256S . doi : 10.1038/367256a0 . S2CID 4273677 .
- ^ Вос, WL; Палец, LW; Хемли, Р.Дж.; Ху, JZ; Мао, Гонконг; Схаутен, Дж. А. (1992). «Соединение Ван-дер-Ваальса высокого давления в твердых азотно-гелиевых смесях». Природа . 358 (6381): 46–48. Бибкод : 1992Natur.358...46V . дои : 10.1038/358046a0 . S2CID 4313676 .
- ^ Донг, Сяо; Оганов Артем Р.; Гончаров Александр Ф.; Ставру, Элиссайос; Лобанов Сергей; Салех, Габриэле; Цянь, Гуан-Жуй; Чжу, Цян; Гатти, Карло; Дерингер, Волкер Л.; Дронсковский, Ричард; Чжоу, Сян-Фэн; Прокопенко Виталий Борисович; Конопкова, Зузана; Попов Иван А.; Болдырев Александр Иванович; Ван, Хуэй-Тянь (2017). «Стабильное соединение гелия и натрия при высоком давлении». Природная химия . 9 (5): 440–445. arXiv : 1309.3827 . Бибкод : 2017НатЧ...9..440Д . дои : 10.1038/nchem.2716 . ISSN 1755-4330 . ПМИД 28430195 . S2CID 20459726 .
- ^ Оливер, Б.М.; Брэдли, Джеймс Г. (1984). «Концентрация гелия в нижних слоях атмосферы Земли». Geochimica et Cosmochimica Acta . 48 (9): 1759–1767. Бибкод : 1984GeCoA..48.1759O . дои : 10.1016/0016-7037(84)90030-9 .
- ^ «Атмосфера: Введение» . JetStream — онлайн-школа погоды . Национальная метеорологическая служба . 29 августа 2007 г. Архивировано из оригинала 13 января 2008 года . Проверено 12 июля 2008 г.
- ^ Ли-Свенсен, О.; Рис, Миннесота (1996). «Выход гелия из земной атмосферы: механизм истечения ионов». Журнал геофизических исследований . 101 (А2): 2435–2444. Бибкод : 1996JGR...101.2435L . дои : 10.1029/95JA02208 .
- ^ Стробель, Ник (2007). «Атмосферы» . Астрономические заметки Ника Стробела . Архивировано из оригинала 19 сентября 2010 г. Проверено 25 сентября 2007 г.
- ^ Дж. Брент Дэлримпл. «Насколько хороши эти аргументы в пользу молодой Земли?» . Архивировано из оригинала 7 июня 2011 г. Проверено 13 февраля 2011 г.
- ^ «Натуралка» . Mindat.org . Проверено 14 февраля 2020 г.
- ^ «Монацит» . Mindat.org . Проверено 14 февраля 2020 г.
- ^ «Монацит-(Це)» . Mindat.org . Проверено 14 февраля 2020 г.
- ^ Кук, Мелвин А. (1957). «Где находится радиогенный гелий Земли?» . Природа . 179 (4552): 213. Бибкод : 1957Natur.179..213C . дои : 10.1038/179213a0 . S2CID 4297697 .
- ^ Олдрич, Лейтенант; Ниер, Альфред О. (1948). «Появление Он 3 в «Природных источниках гелия». Phys. Rev. 74 ( 11): 1590–1594. Bibcode : 1948PhRv...74.1590A . doi : 10.1103/PhysRev.74.1590 .
- ^ Моррисон, П.; Пайн, Дж. (1955). «Радиогенное происхождение изотопов гелия в горных породах». Анналы Нью-Йоркской академии наук . 62 (3): 71–92. Бибкод : 1955NYASA..62...71M . дои : 10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x . S2CID 85015694 .
- ^ Зартман, Р.Э.; Вассербург, Дж.Дж.; Рейнольдс, Дж. Х. (1961). «Гелий, аргон и углерод в природных газах» (PDF) . Журнал геофизических исследований . 66 (1): 277–306. Бибкод : 1961JGR....66..277Z . дои : 10.1029/JZ066i001p00277 . Архивировано (PDF) из оригинала 9 августа 2017 г. Проверено 29 января 2019 г.
- ^ Бродхед, Рональд Ф. (2005). «Гелий в Нью-Мексико - спрос на геологические ресурсы и возможности исследования» (PDF) . Геология Нью-Мексико . 27 (4): 93–101. дои : 10.58799/NMG-v27n4.93 . S2CID 29360086 . Архивировано из оригинала (PDF) 30 марта 2012 г. Проверено 21 июля 2008 г.
- ^ «Гелий» (PDF) . Обзоры минеральных товаров . Геологическая служба США. Январь 2021 года . Проверено 12 февраля 2022 г.
- ^ «Пресс-релиз: Невыносимая легкость гелия...» Европейская ассоциация геохимии . Архивировано из оригинала 06 сентября 2015 г. Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Наука, Ян (28 июня 2016 г.). «Огромная находка гелия в Восточной Африке предотвращает нехватку медицинских препаратов» . Хранитель . Архивировано из оригинала 22 февраля 2017 года . Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Зима, Марк (2008). «Гелий: самое необходимое» . Университет Шеффилда. Архивировано из оригинала 14 июля 2008 г. Проверено 14 июля 2008 г.
- ^ Кай, З.; и др. (2007). Моделирование рынков гелия (PDF) . Кембриджский университет. Архивировано из оригинала (PDF) 26 марта 2009 г. Проверено 14 июля 2008 г.
- ^ Гелий (PDF) . Обзоры минеральных товаров . Геологическая служба США. 2009. стр. 74–75. Архивировано (PDF) из оригинала 14 августа 2009 г. Проверено 19 декабря 2009 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Air Liquide и Linde охотятся за гелием, поскольку запасы в Техасе иссякают» . Блумберг. 2014. Архивировано из оригинала 10 марта 2017 г. Проверено 07 марта 2017 г.
- ^ Бриггс, Хелен (28 июня 2016 г.). «Открытие гелия изменило правила игры » . Новости Би-би-си . Архивировано из оригинала 28 июня 2016 года . Проверено 28 июня 2016 г.
- ^ Чен, Стивен (28 июля 2020 г.). «Китай открывает первый крупномасштабный завод по производству гелия, пытаясь уменьшить зависимость от импорта США» . Южно-Китайская Морнинг Пост . Пекин, Китай . Проверено 28 июля 2020 г.
- ^ Пирс, AP, Готт, ГБ, и Миттон, JW (1964). «Уран и гелий на газовом месторождении Панхандл в Техасе и прилегающих районах», Профессиональный доклад геологической службы 454-G, Вашингтон: Типография правительства США.
- ^ «Закон об ответственном управлении и управлении гелием (HR 527)» . Комитет Палаты представителей по природным ресурсам . Комитет по природным ресурсам Палаты представителей США. Архивировано из оригинала 6 марта 2017 г. Проверено 5 марта 2017 г.
- ^ Френ, Патрик (23 июля 2023 г.). «Когда начинается ажиотаж: практическое руководство для претендентов на гелий в Соединенных Штатах» . Золото и революция . Проверено 30 июля 2023 г.
- ^ Беляков, вице-президент; Дургарьян, С.Г.; Мирзоян, Б.А. (1981). «Мембранная технология — новая тенденция в разделении промышленных газов». Химическое и нефтяное машиностроение . 17 (1): 19–21. дои : 10.1007/BF01245721 . S2CID 109199653 .
- ^ Комитет по влиянию продаж, Таблица 4.2. Архивировано 10 сентября 2014 г. на Wayback Machine.
- ^ Комитет по влиянию продаж, см. стр. 40. Архивировано 29 мая 2014 г. на Wayback Machine , где приведена оценка общего теоретического производства гелия неоновыми и жидковоздушными установками.
- ^ Ди, частный детектив; Уолтон ETS (1933). «Фотографическое исследование трансмутации лития и бора протонами и лития ионами тяжелого изотопа водорода» . Труды Лондонского королевского общества . 141 (845): 733–742. Бибкод : 1933RSPSA.141..733D . дои : 10.1098/rspa.1933.0151 . S2CID 96565428 .
- ^ Коннор, Стив (23 августа 2010 г.). «Ричард Коулман выступает против решения Конгресса США продать все запасы гелия к 2015 году» . Лондон: Independent.co.uk. Архивировано из оригинала 14 ноября 2010 года . Проверено 27 ноября 2010 г.
- ^ Наттолл, Уильям Дж.; Кларк, Ричард Х.; Гловацкий, Бартек А. (2012). «Ресурсы: хватит растрачивать гелий» . Природа . 485 (7400): 573–575. Бибкод : 2012Natur.485..573N . дои : 10.1038/485573а . ПМИД 22660302 . S2CID 10351068 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Министерство внутренних дел США, Геологическая служба США (2015). «Гелий» (PDF) . Обзор минерального сырья за 2014 год . стр. 72–73. Архивировано из оригинала 4 апреля 2014 г. Проверено 31 мая 2014 г.
- ↑ Распродажа гелия рискует будущими поставками. Архивировано 10 июня 2012 г. в Wayback Machine , Майкл Бэнкс, Physics World , 27 января 2010 г., по состоянию на 27 февраля 2010 г.
- ^ Беквит, IE; Миллер, CG (1990). «Аэротермодинамика и переходные процессы в высокоскоростных аэродинамических трубах НАСА в Лэнгли». Ежегодный обзор механики жидкости . 22 (1): 419–439. Бибкод : 1990AnRFM..22..419B . дои : 10.1146/annurev.fl.22.010190.002223 .
- ^ Моррис, CI (2001). Ударно-индуцированное горение в высокоскоростных клиновых потоках (PDF) . Диссертация Стэнфордского университета. Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2009 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Консидайн, Гленн Д., изд. (2005). «Гелий». Химическая энциклопедия Ван Ностранда . Уайли-Интерсайенс. стр. 764–765. ISBN 978-0-471-61525-5 .
- ^ Хабланян, М.Х. (1997). Высоковакуумная технология: практическое руководство . ЦРК Пресс. п. 493. ИСБН 978-0-8247-9834-5 .
- ^ Экин, Джек В. (2006). Экспериментальные методы низкотемпературных измерений . Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-857054-7 .
- ^ Фаулер, Б.; Эклз, КН; Г, Порлье (1985). «Влияние наркоза инертным газом на поведение — критический обзор» . Подводные биомедицинские исследования . 12 (4): 369–402. ПМИД 4082343 . Архивировано из оригинала 25 декабря 2010 г. Проверено 27 июня 2008 г.
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Томас, младший (1976). «Отмена азотного наркоза у крыс давлением гелия» . Подводный биомед. Рез . 3 (3): 249–59. ПМИД 969027 . Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 г. Проверено 6 августа 2008 г.
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Батчер, Скотт Дж.; Джонс, Ричард Л.; Мейн, Джонатан Р.; Хартли, Тимоти К.; Петерсен, Стюарт Р. (2007). «Нарушенная дыхательная механика при выполнении упражнений с автономным дыхательным аппаратом улучшается с помощью гелиокса». Европейский журнал прикладной физиологии . 101 (6): 659–69. дои : 10.1007/s00421-007-0541-5 . ПМИД 17701048 . S2CID 7311649 .
- ^ «Гелиокс21» . Линде Газ Терапевтикс. 27 января 2009 года. Архивировано из оригинала 10 сентября 2011 года . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Голод, WL младший; Беннетт, П.Б. (1974). «Причины, механизмы и профилактика нервного синдрома высокого давления» . Подводный биомед. Рез . 1 (1): 1–28. ISSN 0093-5387 . ОСЛК 2068005 . ПМИД 4619860 . Архивировано из оригинала 25 декабря 2010 г. Проверено 7 апреля 2008 г.
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Ростейн, Дж. К.; Гардетт-Шофур, MC; Лемэр, К.; Наке, Р. (1988). «Влияние смеси H 2 -He-O 2 на HPNS до 450 мсв» . Подводный биомед. Рез . 15 (4): 257–70. ОСЛК 2068005 . ПМИД 3212843 . Архивировано из оригинала 6 декабря 2008 г. Проверено 24 июня 2008 г.
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ Белчер, Джеймс Р.; Слейтон, Уильям В.; Распет, Ричард; Басс, Генри Э.; Лайтфут, Джей (1999). «Рабочие газы в термоакустических двигателях» . Журнал Акустического общества Америки . 105 (5): 2677–2684. Бибкод : 1999ASAJ..105.2677B . дои : 10.1121/1.426884 . ПМИД 10335618 .
- ^ Махиджани, Арджун; Герни, Кевин (1995). Исправление озоновой дыры: наука, технологии и политика . МТИ Пресс. ISBN 978-0-262-13308-1 .
- ^ Галлахер, Шон (4 ноября 2013 г.). «HGST увеличивает емкость диска с помощью гелиевого накопителя емкостью 6 ТБ» . Арс Техника . Архивировано из оригинала 7 июля 2017 года . Проверено 14 июня 2017 г.
- ^ Якобссон, Х. (1997). «Моделирование динамики Большого наземного солнечного телескопа». Астрономические и астрофизические труды . 13 (1): 35–46. Бибкод : 1997A&AT...13...35J . дои : 10.1080/10556799708208113 .
- ^ Энгволд, О.; Данн, РБ; Смартт, Р.Н.; Ливингстон, WC (1983). «Испытания вакуума и гелия в солнечном телескопе». Прикладная оптика . 22 (1): 10–12. Бибкод : 1983ApOpt..22...10E . дои : 10.1364/AO.22.000010 . ПМИД 20401118 .
- ^ «БАК: факты и цифры» (PDF) . ЦЕРН . Архивировано из оригинала (PDF) 6 июля 2011 г. Проверено 30 апреля 2008 г.
- ^ «Гелий, USP: препараты, одобренные FDA» . Управление по контролю за продуктами и лекарствами США . Проверено 30 апреля 2020 г.
- ^ «Письмо об одобрении FDA» (PDF) . 14 апреля 2020 г. Проверено 30 апреля 2020 г.
- ^ Оберхаус, Дэниел (30 октября 2018 г.). «Почему утечка гелия вывела из строя все iPhone в медицинском учреждении» . Материнская плата . Вице Медиа . Архивировано из оригинала 1 ноября 2018 года . Проверено 31 октября 2018 г.
- ^ Акерман, MJ; Мейтленд, Г. (1975). «Расчет относительной скорости звука в газовой смеси» . Подводные биомедицинские ресурсы . 2 (4): 305–10. ПМИД 1226588 . Архивировано из оригинала 27 января 2011 г. Проверено 9 августа 2008 г.
{{cite journal}}
: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ) - ^ «Почему из-за гелия твой голос скрипит?» . 14 июля 2000 г. Архивировано из оригинала 24 марта 2013 г. Проверено 8 июня 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Грассбергер, Мартин; Краускопф, Астрид (2007). «Суицидальная асфиксия гелием: отчет о трех случаях Суицидальная асфиксия газообразным гелием: отчет о трех случаях». Wiener Klinische Wochenschrift (на немецком и английском языках). 119 (9–10): 323–325. дои : 10.1007/s00508-007-0785-4 . ПМИД 17571238 . S2CID 22894287 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д Монтгомери Б.; Хейс С. (3 июня 2006 г.). «Двое найдены мертвыми под сдутым воздушным шаром» . Тампа Бэй Таймс . Архивировано из оригинала 30 декабря 2013 г. Проверено 29 декабря 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Два студента умерли, надышавшись гелием» . ЦБК. 4 июня 2006 г. Архивировано из оригинала 31 декабря 2013 г. Проверено 30 декабря 2013 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Гелиевые ингаляции – это не шутка – статья предоставлена BOC Gases» . Ассоциация художников и поставщиков воздушных шаров Австралазии, Ltd. Архивировано из оригинала 14 января 2014 г. Проверено 3 января 2014 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Опасности вдыхания гелия» . Воздушные шары Лу. Архивировано из оригинала 4 января 2014 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «Паспорт безопасности и технических данных гелия» . время отскока. Архивировано из оригинала 22 апреля 2015 г. Проверено 3 января 2014 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Энгбер, Дэниел (13 июня 2006 г.). «Держись подальше от этого воздушного шара!» . Слейт.com. Архивировано из оригинала 20 октября 2011 г. Проверено 14 июля 2008 г.
- ^ Джозефсон, Д. (2000). «Подражание Микки Маусу может быть опасным» . BMJ: Британский медицинский журнал . 320 (7237): 732. ПМЦ 1117755 . ПМИД 10720344 .
- ^ «Подросток умирает, надышавшись гелием» . Новости КТЛА . РЕВЕРСАЙД: ktla.com. 6 января 2010 года. Архивировано из оригинала 9 января 2012 года . Проверено 19 ноября 2010 г.
- ^ «Посвящается «гелиевой смерти» подростка из Ньютаунабби» . Би-би-си онлайн . 19 ноября 2010 года. Архивировано из оригинала 20 ноября 2010 года . Проверено 19 ноября 2010 г.
- ^ Мэзер, Кейт (24 февраля 2012 г.). «Родители девочки Игл-Пойнт, которая умерла от отравления гелием, надеются спасти других от той же участи» . Орегонец . Архивировано из оригинала 6 декабря 2013 года . Проверено 8 июня 2013 г.
- ^ Барнард, Джефф (22 февраля 2012 г.). «Эшли Лонг, подросток из Орегона, умерла, надышавшись гелием на дикой вечеринке (ВИДЕО)» . Хаффингтон Пост . Архивировано из оригинала 31 декабря 2013 года . Проверено 30 декабря 2013 г.
- ^ Барнард, Джефф (23 февраля 2012 г.). «Девочка-подросток умерла, надышавшись гелием на вечеринке» . Сегодня . АП. Архивировано из оригинала 30 декабря 2013 г. Проверено 30 декабря 2013 г.
- ↑ Газета Oxford Leader , Sherman Publications, Inc., 3 декабря 2012 г.
- ^ «Опасности гелиевых баллончиков, меняющих голос, извлечены из аварии на телевизоре Asahi: большинство случаев потери сознания приходится на детей» (на японском языке, 5 февраля 2015 г.). Архивировано из оригинала 5 февраля 2015 г. Проверено 5 февраля 2015 г.
- ^ Рэйман, Ной (5 февраля 2015 г.). «Подростковая звезда J-Pop осталась в коме после того, как надышалась гелием во время телевизионного трюка» . Время . Архивировано из оригинала 5 февраля 2015 года . Проверено 6 февраля 2015 г.
- ^ «Идол потерял сознание во время записи и был доставлен в больницу, TV Asahi вдыхает гелий» (на японском языке, 4 апреля 2015 г.). Архивировано из оригинала 4 февраля 2015 г. Проверено 4 февраля 2015 г. .
«12-летний айдол теряет сознание во время записи телепередачи, и его срочно доставляют в больницу. Причиной мог быть газ гелий» (на японском языке, 4 февраля 2015 г. Архивировано из оригинала 4 февраля 2015 г. . ) -02-04 .
«TV Asahi приносит извинения, 12-летний айдол надышался гелием и был доставлен в отделение неотложной помощи» (на японском языке, 4 февраля 2015 г.). Архивировано из оригинала 04 февраля 2015 г. Проверено 4 февраля 2015 г. .
«Идол 3b Junior в коме после того, как надышался гелием в программе TV Asahi» . 4 февраля 2015 года. Архивировано из оригинала 4 февраля 2015 года . Проверено 4 февраля 2015 г.
«Таинственная продюсерская компания удалила записи из-за инцидента с транспортировкой айдолов» (на японском языке, 4 февраля 2015 г.). Архивировано из оригинала 4 февраля 2015 г. Проверено 4 февраля 2015 г. . - ^ «Японская детская звезда впала в кому из-за неудачного трюка с гелием » Би-би-си . 5 февраля 2015 года. Архивировано из оригинала 5 февраля 2015 года . Проверено 6 февраля 2015 г.
- ^ Ростейн Дж. К.; Лемэр К.; Гардетт-Шауффур MC; Дусе Ж.; Наке Р. (1983). «Оценка предрасположенности человека к нервному синдрому высокого давления». J Appl Physiol . 54 (4): 1063–70. дои : 10.1152/яп.1983.54.4.1063 . ПМИД 6853282 .
Библиография
- Горное бюро (1967). Ежегодник полезных ископаемых минерального топлива 1965 год . Том. II. Типография правительства США.
- Комитет по влиянию продажи Федерального резерва гелия; Комиссия по физическим наукам, математике и приложениям; Комиссия по инженерно-техническим системам; Национальный исследовательский совет (2000). Последствия продажи Федерального резерва гелия . Пресса национальных академий. ISBN 978-0-309-07038-6 . Проверено 2 апреля 2010 г.
- Эмсли, Джон (1998). Элементы (3-е изд.). Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. ISBN 978-0-19-855818-7 .
- Вершеваль, Дж. (2003). «Термосфера: часть гетеросферы» . Бельгийский институт космической аэрономии. Архивировано из оригинала 1 января 2005 г. Проверено 12 июля 2008 г.
Внешние ссылки
Общий
- Бюро управления земельными ресурсами правительства США: источники, уточнение и нехватка. С некоторой историей гелия.
- Публикации Геологической службы США о гелии , начиная с 1996 г.: Гелий
- Где весь гелий? сайт Ага
- Это элементаль – гелий
- Подкаст «Химия в своем элементе» (MP3) от химического общества Королевского Мира химии : Гелий
- Международные карты химической безопасности: гелий включает информацию о здоровье и безопасности, касающуюся случайного воздействия гелия.
Подробнее
- Гелий в Периодической таблице видео (Ноттингемский университет)
- Гелий в Хельсинкском технологическом университете ; включает фазовые диаграммы давление-температура для гелия-3 и гелия-4.
- Ланкастерский университет, Физика сверхнизких температур - включает краткое изложение некоторых методов низких температур.
- Видео: Демонстрация сверхтекучего гелия (Альфред Лейтнер, 1963, 38 мин.)
Разнообразный
- Физика в речи с образцами звука, демонстрирующими неизменную высоту голоса.
- Статья о гелии и других благородных газах
Дефицит гелия
- Поставки гелия в Америку: варианты производства большего количества гелия из федеральной земли: надзорные слушания в Подкомитете по энергетике и минеральным ресурсам Комитета по природным ресурсам Палаты представителей США, Сто тринадцатый Конгресс, первая сессия, четверг, 11 июля 2013 г.
- Гелиевая программа: неотложные проблемы, связанные с хранением и продажей запасов гелия BLM: показания перед Комитетом по природным ресурсам, Счетная палата Палаты представителей правительства
- Крамер, Дэвид (22 мая 2012 г.). «Законопроект Сената сохранит запасы гелия в США: эта мера даст ученым первые деньги на гелий в случае возникновения дефицита. Веб-сайт Physics Today» . Архивировано из оригинала 27 октября 2012 года.
- Ричардсон, Роберт С.; Чан, Моисей (2009). «Гелий, когда он закончится?» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 14 июня 2015 г.