Հելիում

Հելիում լատին․՝ Helium, գտնվում է Մենդելևի պարբերական համակարգի երկրորդ խմբի գլխավոր ենթախմբում, որի նշանն է He և ատոմային թիվը՝ 2։ Իներտ գազ է, կարգահամարը՝ 2, ատոմական զանգվածը՝ 4,0026:

2 Ջրածին ← Հելիում → Լիթիում He ↓ Ne Քիմիական տարրերի պարբերական համակարգ 2He
Պարզ նյութի արտաքին տեսք
Անգույն, անհոտ, անհամ իներտ գազ
Ատոմի հատկություններ
Անվանում, սիմվոլ, կարգաթիվ	Հելիում / Helium (He), He, 2
Ատոմային զանգված (մոլային զանգված)	4,002602(2)[1] զ. ա. մ. (գ/մոլ)
Էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիա	1s2
Ատոմի շառավիղ	? (31)[2] պմ
Քիմիական հատկություններ
Կովալենտ շառավիղ	28 պմ
Իոնի շառավիղ	93 պմ
Էլեկտրաբացասականություն	4,5 (Պոլինգի սանդղակ)
Օքսիդացման աստիճաններ	0
Իոնացման էներգիա (առաջին էլեկտրոն)	2361,3(24,47) կՋ/մոլ (էՎ)
Պարզ նյութի թերմոդինամիկական հատկություններ
Հալման ջերմաստիճան	0,95 K
Եռման ջերմաստիճան	0,95 K[3]
Մոլյար ջերմունակություն	20,79[4] Ջ/(Կ·մոլ)
Մոլային ծավալ	31,8 սմ³/մոլ
Պարզ նյութի բյուրեղային ցանց
Բյուրեղացանցի կառուցվածք	վեցանկյուն
Բյուրեղացանցի տվյալներ	a=3,570 Å; c=5,84
Այլ հատկություններ
Ջերմահաղորդականություն	(300 Կ) 0,152 Վտ/(մ·Կ)
CAS համար	CAS գրանցման համար?

2	Հելիում
He 4,0026
1s2

Բնածին հելիումը բաղկացած է երկու կայուն իզոտոպից՝ ³He և ⁴He (վերջինը անհամեմատ շատ է)։

Հելիում

Հելիումը տիեզերքում ամենատարածված տարերից է, զբաղեցնում է երկրորդ տեղը՝ ջրածնից հետո։ Բացի այդ հելիումը քիմիական նյութերում երկրորդ տարրն է իր փափկությամբ (ջրածնից հետո)։ Գոյություն ունեցող բոլոր հայտնի նյութերից ունի ամենացածր եռման ջերմաստիճանը։

Պատմություն

1868 թվականին ֆրանսիացի Ժ. ժանսենը և անգլիացի Զ. Ն. Լոկիերը արեգակի սպեկտրում հայտնաբերեցին վառ դեղին գիծ, որը չէր վերագրվում այդ ժամանակ հայտնի որևէ տարրի։ 1871 թվականին Զ. Ն. Լոկիերը պարզեց, որ դա նոր տարր է Արեգակի վրա և անվանեց «Հելում» (հին հունարեն՝ ἥλιος - «Արեգակ»)։ 1895 թվականին անգլիացի Ու. Ռամզայը ռադիոակտիվ կլևեիտ հանքաքարերի տաքացումից անջատված գազի սպեկտրում գտավ նույն դեղին գիծը^[5][6]։

Երկրի վրա հելիում քիչ է. 1 մ³ օդը պարունակում է 5,24 սմ² հելիում, իսկ երկրի յուրաքանչյուր կիլոգրամ նյութը՝ 0,003 մգ։ Տիեզերքում ըստ տարածվածության հելիումը երկրորդն է՝ ջրածնից հետո, երկրի վրա ⁴He իզոտոպը մշտապես առաջանում է ուրանի, թորիումի և ռադիոակտիվ այլ տարրերի տրոհմամբ։ Երկրակեղևում հելիումի պարունակությունը 3•10⁻⁷ % է (ըստ զանգվածի)։ ⁴He⁺ ատոմի միջուկները (բաղկացած են 2 պրոտոնից և 2 նեյտրոնից) կոչվում են ալֆա-մասնիկներ։ ⁴He-ում նուկլոնների (պրոտոնների և նեյտրոնների) կապի էներգիան ունի առավելագույն արժեք (28,2937 ՄԷՎ), որի պատճառով էլ ջրածնի միջուկներից (պրոտոններից) ⁴He-ի միջուկների առաջացումն ուղեկցվում է մեծ քանակությամբ էներգիայի անջատմամբ։ Համարում են, որ այդ միջուկային ռեակցիան՝

4¹H = 4He + 2β⁺ + 2υ,

արեգակի և նման այլ աստղերի էներգիայի հիմնական աղբյուրն է։

Ֆիզիկական հատկություններ

Սովորական պայմաններում հելիում անհոտ, միատոմ գազ է, խտությունը՝ 0,17846 գ/լ, եռման ջերմաստիճանը՝ -268,93 °C: Ատոմների համեմատաբար թույլ փոխազդեցության պատճառով հելիումը ավելի ցածր ջերմաստիճանում է հեղուկանում, քան ցանկացած այլ գազ։ Առավելագույն ջերմաստիճանը, որից ցածր նա կարող է հեղուկացվել (կրիտիկական ջերմաստիճանը՝ T_k) 5,20 K է։

Բնականոն ճնշման պայմաններում հելիումը միակ հեղուկն է, որ չի պնդանում հնարավոր ամենացածր ջերմաստիճաններում, պնդանում է միայն 25 մթնոլորտից բարձր։

Քիմիական հատկություններ

T_λ=2,19 K ջերմաստիճանի և բնականոն ճնշման դեպքում տեղի է ունենում երկրորդ սեռի ֆազային անցում։ Այդ ջերմաստիճանից բարձր հելիումը կոչվում է He I, ցածրի դեպքում՝ He II: Ֆազային անցման ջերմաստիճանի տիրույթում նկատվում են ջերմունակության անոմալ աճ և այլ բնորոշ երևույթներ։ 1938 թվականին Պ. Լ. Կապիցան հայտնաբերեց He II-ի գերհոսունության երևույթը, որը բացատրեց Լ. Դ. Լանդաուն (1941) քվանտամեխանիկական պատկերացումների հիման վրա։

Կիրառություն

Հեղուկ հելիումը օգտագործվում է գիտական զանազան հետազոտություններում՝ որպես սառեցնող միջոց։ Էլեկտրոնի նկատմամբ խնամակցություն չունի։

Հելիումը քիմիական կայուն միացություն չի առաջացնում. արդյունաբերության մեջ ստանում են հելիում պարունակող բնական գազերից՝ անջատելով այն խորը սառեցմամբ (բոլոր գազերը հեղուկանում են, բացի հելիումից)։

Բարձր ջերմահաղորդականության, քիմիական իներտության և նեյտրոնների հետ միջուկային ռեակցիայի մեջ մտնելու շատ քիչ ունակության շնորհիվ հելիումն օգտագործում են ատոմային ռեակտորները սառեցնելու, իսկ ոչ մեծ խտության և անայրելիության շնորհիվ՝ օդապարիկները լցնելու համար։ Շնորհիվ իներտության, հելիումը լայնորեն օգտագործում են պաշտպանական մթնոլորտ ստեղծելու՝ ակտիվ մետաղները հալելիս, կտրելիս և եռացնելիս։

Հելիումը ավելի պակաս էլեկտրահաղորդիչ է, քան արգոնը, այդ պատճառով հելիումը մթնոլորտում էլեկտրական աղեղը տալիս է ավելի բարձր ջերմաստիճան, որով նշանակալիորեն բարձրանում է աղեղային եռակցման արագությունը։

Արժեք

• 2009 թվականին մասնավոր ընկերություններում գազային հելիումի գները կազմում էին 2,5-3 $/մ³^[7]:
• 2010 թվականին Եվրոպայում հեղուկ հելիումի գները 1 լիտրը կազմում էր մոտ 11 եվրո։
• 2012 թվականին 1 լիտրը 23 եվրո։

Տես նաև

• Պարբերական աղյուսակ

Ծանոթագրություններ

1. Michael E. Wieser, Norman Holden, Tyler B. Coplen, John K. Böhlke, Michael Berglund, Willi A. Brand, Paul De Bièvre, Manfred Gröning, Robert D. Loss, Juris Meija, Takafumi Hirata, Thomas Prohaska, Ronny Schoenberg, Glenda O’Connor, Thomas Walczyk, Shige Yoneda, Xiang‑Kun Zhu Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report)(անգլ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2013. — Т. 85. — № 5. — С. 1047-1078. — ISSN 0033-4545. — doi:10.1351/PAC-REP-13-03-02
2. «Size of helium in several environments» (անգլերեն). www.webelements.com. Վերցված է 2009 թ․ հուլիսի 10-ին.
3. Соколов В. Б. Гелий // Химическая энциклопедия / гл. редактор Кнунянц И. Л.. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 513-514. — ISBN 5-85270-008-8.
4. Соколов В. Б. Гелий // Химическая энциклопедия / гл. редактор Кнунянц И. Л.. — Москва: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1. — С. 513-514. — ISBN 5-85270-008-8.
5. Kochhar, R. K. French astronomers in India during the 17th - 19th centuries(անգլ.) // Journal of the British Astronomical Association. — 1991. — Т. 101. — № 2. — С. 95-100.
6. Финкельштейн Д.Н. Глава II. Открытие инертных газов и периодический закон Менделеева // Инертные газы. — Изд. 2-е. — М.: Наука, 1979. — С. 40-46. — 200 с. — («Наука и технический прогресс»). — 19 000 экз.
7. «Нефтегазовая технология. Теория и практика. 2009 (4) ISSN 2070-5379» (PDF). Արխիվացված է օրիգինալից (PDF) 2012 թ․ սեպտեմբերի 7-ին. Վերցված է 2015 թ․ փետրվարի 12-ին.

Արտաքին հղումներ

• Հելումը Webelements-ում

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Հելիում» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 6, էջ 334)։