ჰელიუმი: განსხვავება გადახედვებს შორის
[შეუმოწმებელი ვერსია] | [შეუმოწმებელი ვერსია] |
შიგთავსი ამოიშალა შიგთავსი დაემატა
მ fixing dead links |
No edit summary |
||
ხაზი 14:
ჰელიუმი მეორე ყველაზე გავრცელებული ელემენტია სამყაროში და ასევე სიმსუბუქით მეორეა პერიოდულ ცხრილში. თანამედროვე სამყაროში თითქმის მთელი ახალი ჰელიუმი წარმოიქმნება ვარსკვლავებში წყალბატის ატომის გახლეჩით. დედამიწაზე ის წარმოიქმნება შედარებით მძიმე ელემენტთა დაშლის შედეგად.
ჰელიუმს ღებულობენ ბუნებრივი აირიდან დაბალტემპერატურული დაშლის პროცესით - ეგრეთ წოდებული ფრაქციული გამოხდის მეთოდით (იხ. ''ფრაქციული დისტილაცია'' სტატიაში [[
== ისტორია ==
[[1868]] წლის 18 აგვისტოს ფრანგმა მეცნიერმა [[პიერ ჟულ სეზარ ჟანსენი|პიერ ჟანსენმა]] [[ინდოეთი]]ს ქალაქ [[გუნტური|გუნტურში]] ყოფნის დროს მზის სრული დაბნელებისას პირველად შეძლო მზის [[ქრომოსფერო]]ს გამოკვლევა. ჟანსენმა შეძლო [[სპექტროსკოპი]]ს ისე აწყობა რომ [[მზის გვირგვინი]]ს [[სპექტრი|სპექტრზე]] თვალთვალი შეიძლებოდა არა მარტო მზის დაბნელებისას არამედ ჩვეულებრივ დღესაც კი. მეორე დღესვე მზის [[პროტუბერანცია|პროტუბერანციების]] [[სპექტროსკოპია]]მ წყალბადის
ორი თვის შემდეგ, 20 ოქტომბერს, ინგლისელმა ასტრონომმა [[ნორმან ჯოზეფ ლოკერი|ნორმან
საინტერესოა ის რომ, ჟანსენისა და ლოკერის წერილები საფრანგეთის აკადემიაში ერთ დღეს - 1868 წლის 24 ოქტომბერს მივიდა, მაგრამ ლოკერის წერილი, რომელიც ოთხი დღით გვიან იყო დაწერილი, მივიდა რამდენიმე საათით ადრე. მეორე დღეს აკადემიის სხდომაზე წაკითხულ იქნა ორივე წერილი. ახალი მეთოდის აღსანიშნავად საფრანგეთის აკადემიამ გადაწყვიტა მედლის მოჭრა. მედლის ერთ მხარეს გამოსახული იყო ჟანსენი და ლოკერი, მეორე მხარეს კი - მზის მითიური ღმერთი [[აპოლონი]], ოთხ ცხენიან ეტლში<ref name="finkelstein1"/>.
1881 წელს იტალიელმა [[ლუიჯი პალმიერი]]მ გამოაცხადა ჰელიუმის აღმოჩენის შესახებ ვულკანურ აირებში — ([[ფუმაროლები|ფუმაროლებში]]). ის იკვლევდა ღია
შვედმა ქიმიკოსებმა [[პერ თეოდორ კლევე]]მ და [[ნილს აბრაჰამ ლენგლე]]მ შეძლეს კლევეიტისაგან საკმარისი აირის გამოყოფა, რათა დაედგინათ ახალი ელემენტის ატომური წონა.
ხაზი 38:
[[ფაილი:He liquid tbotevadobis damokidebuleba TemperaTurastan 350.png|thumb|right|200px|თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურაზე თბოტევადობის დამოკიდებულების გრაფიკი]]
მხოლოდ 1908 წელს ნიდერლანდელმა ფიზიკოსმა [[ჰეიკე კამერლინგ-ონესი|ჰეიკე კამრლინგ-ონესმა]] შეძლო [[თხევადი ჰელიუმი]]ს მიღება დროსელირებით (იხ. [[ჯოუნს-ტომსონის ეფექტი]]), იმის შემდეგ რაც აირი
[[1932]] წელს კეეზომმა გამოიკვლია თხევადი ჰელიუმის [[თბოტევადობა|თბოტევადობის]] ცვალებადობის ხასიათი ტემპერატურის ცვლასთან ერთად. მან აღმოაჩინა, რომ მიახლოებით 2,19 [[კელვინი|K]]-ისას თბოტევადობის ნელი და თანმიმდევრობითი მატება იცვლება მკვეთრი ვარდნით და თბოტევადობის მრუდი ღებულობს ბერძნული ასოს '''[[ლამბდა (ასო)|λ]]''' (ლამბდა) ფორმას. ამასთან ტემპერატურა, რომელზეც ხდება თბოტევადობის ნახტომი, მინიჭებული აქვს პირობითი სახელი «[[ლამბდა-წერტილი|λ-წერტილი»]]<ref name="finkelstein2"/>. ამ წერტილის უფრო ზუსტი მნიშვნელობა - 2,172 [[კელვინი|K]] უფრო მოგვიანებით იქნა დადგენილი. λ-წერტილში ხდება თხევადი ჰელიუმის ღრმა და მკვეთრი ფუნდამენტალური თვისობრივი ცვლილებები — თხევადი ჰელიუმის ერთი ფაზა ამ წერტილში იცვლება მეორეთი, ამასთან დაფარული სითბოს გამოყოფის გარეშე; ადგილი აქვს [[მეორე სახის ფაზური გადასვლა|მეორე სახის ფაზურ გადასვლას]]. λ-წერტილზე მაღალი ტემპერატურის დროს არსებობს ეგრეთ წოდებული ''ჰელიუმი-I'', მასზე დაბლა კი — ''ჰელიუმი-II''<ref name="finkelstein2"/>.
[[1938]] წელს საბჭოთა ფიზიკოსმა [[პეტრე კაპიცა]]მ აღმოაჩინა თხევადი ''ჰელიუმი-II-ის'' [[ზედენადობა|ზედენადობის]] მოვლენა, რომელიც მდგომარეობს [[სიბლანტე|სიბლანტის]] კოეფიციენტის მკვეთრი შემცირებით, რის შედეგად ჰელიუმი მიედინება თითქმის ხახუნის გარეშე<ref name="finkelstein2"/><ref>პეტრე ლეონიდეს ძე კაპიცა, Viscosity of Liquid Helium below the λ-Point http://www.nature.com/doifinder/10.1038/141074a0 ინგლ, გამომც., [[Nature]], 1938 წ., 141 ტ. ფ.74</ref>. აი რას წერდა ის თავის აღმოჩენაზე ერთერთ თავის მოხსენებაში<ref>[http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/NATURE/HELIUM.HTM «Свойства жидкого гелия» (П. Л. Капица)]</ref>:
<blockquote>
… სითბოს ისეთი რაოდენობა,
იმის მაგივრად, რომ აგვეხსნა სითბოს გადატანა თბოგამტარობით, ანუ ენერგიის გადაცემით ერთი ატომიდან მეორეზე, მისი ახსნა შეიძლებოდა უფრო ტრივიალურად — კონვექციით, სითბოს გადატანით თვითონ მატერიაში. ხომ არ ხდება ისე, რომ გახურებული ჰელიუმი მოძრაობს ზევით, ხოლო ცივი ეშვება ქვევით, სიჩქარეების სხვაობის გამო წარმოიქმნება კონვექციური დენები, და ამგვარად ხდება სითბოს გადატანა. მაგრამ ამისათვის საჭირო იყო წარმოგვედგინა რომ ჰელიუმი თავისი მოძრაობისას მიედინება ყოველგვარი წინააღმდეგობის გარეშე. ჩვენ უკვე გვქონდა შემთხვევა, როდესაც, ელ. დენი მედინებოდა სადენებში ყოველგვარი წინაღობის გარეშე. და მე გადავწყვიტე, რომ ჰელიუმიც მოძრაობდა ყოველგვარი წინაღობის გარეშე, რომ ის არის არა ზეთბოგამტარი ნივთიერება, არამედ წარმოადგენს ზედენადს. …
<br />… თუკი წყლის სიბლანტე ტოლია 10<sup>−2</sup> პ, მაშინ ეს მილიარჯერ უფლო მეტად დენადი სითხეა, ვიდრე წყალი …
ხაზი 50:
=== სახელწოდების წარმომავლობა ===
სახელცოდება მოდის ბერძნული სიტყვა {{lang-el|ἥλιος}} — «მზედან» (ის. [[ჰელიოსი]]). საყურადღებოა ის ფაქტი, რომ სახელწოდებაში გამოყენებულია ლითონებისათვის დამახასიათებელი
== გავრცელება ==
=== სამყაროში ===
ჰელიუმი სამყაროში გავრცელებით მეორე ადგილზეა [[წყალბადის]] შემდეგ — მიახლოებით 23 % მასის მიხედვით<ref name="webelements_geo">{{cite web|url=http://www.webelements.com/helium/geology.html|author=|title=Helium: geological information|work=|publisher=www.webelements.com|datepublished=|accessdate=2009-07-11|lang=en|description=}}</ref>. მაგრამ დედამიწაზე ჰელიუმი იშვიათია. პრაქტიკულად მთელი ჰელიუმი სამყაროში შეიქმნა [[დიდი აფეთქება|დიდი აფეთქების]] პირველ რამდენიმე წუთში<ref name="hawking">ს. ხოკინგი, ლ. მლოდინოვი, თ. მეორე. დიდი აფეთქება, შავი ხვრელები და სამყაროს ევოლუცია, დროის უმოკლესი ისტორია, სპბ, გამომც. ამფორა. 2006 წ., ფ. 79-98, sbn=5-367-00164-5, ტირჟ. 5000</ref><ref name="vain">ს. ვაინბერგი, V ნაწილი. პირველი სამი წუთი: სამყაროს წარმოშობის თანამედროვე შეხედულება, http://www.knigka.info/2008/03/25/pervye-tri-minuty.html მე-2 გამოც., იჟევსკი, გამომც. - НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", 2000 წ., ფ. 105-122, isbn=5-93972-013-7, ტირ. 1000</ref>, [[ნუკლეოსინთეზი|პირველადი ნუკლეოსინთეზის]] დროს. თანამედროვე სამყაროში თითქმის ყველა ახალი ჰელიუმი წარმოიქმნება წყალბადის [[თერმობირთვული რეაქცია|თერმობირთვული სინთეზის]] შედეგად ვარსკვლავებში (იხ. [[პროტონ-პროტონული ციკლი]], [[ნახშირბად-აზოტური ციკლი]]).
=== დედამიწის ქერქი ===
ჰელიუმის შემცველობა ატმოსფეროში (წარმოიქმნება [[აქტინიუმი|Ac]]-ის, [[თორიუმი|Th]], [[ურანი (ელემენტი)|U]] დაშლის შედეგად) — მოცულობის 5,27{{e|−4}} %, მასის 7,24{{e|−5}} % შეადგენს. [[ატმოსფერო]]ში, [[ლითოსფერო]]ში და [[ჰიდროსფერო]]ში ჰელიუმის მარაგი ფასდება 5{{e|14}} მ³<ref name="ХЭ"/>. ჰელიუმშემცველი ბუნებრივი აირები შეიცავენ, როგორც წესი, მოცულობის მიახლოებთ 2 %. განსაკუთრების იშვიათად გვხვდება აირები რომელთა ჰელიუმშემცველობა აღწევს 8 — 16 %<ref name="finkelstein3"/>.
ჰელიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ნივთიერებაში — 3 გრ/ტ<ref name="finkelstein3"/>. ყველაზე დიდი კონცენტრაციაა მინერალებში, რომლებიც შეიცავენ ურანს, თორიუმს და [[სამარიუმი|სამარიუმს]]: [[კლევეიტი]], [[ფერგუსონიტი]], [[სამარსკიტი]], [[გადოლინიტი]], [[მონაციტი]] ([[მონაციტური ქვიშები]] ინდოეთში და ბრაზილიაში), [[თორიანიტი]]. ჰელიუმის შემცველობა ამ მინერალებში შეადგენს 0,8 — 3,5 ლ/კგ, თორიანიტში კი ის აღწევს 10,5 ლ/კგ<ref name="fast1"/><ref name="finkelstein3"/>.
ხაზი 73:
ჰელიუმი — პრაქტიკულად ინერტული ქიმიური ელემენტია.
[[მარტივი ნივთიერება]] ჰელიუმი — არატოქსიკურია, არ
=== თვისებები აიროვან ფაზაში ===
ხაზი 79:
ნორმალურ პირობებში ჰელიუმი პრაქტიკულად იქცევა როგორც [[იდეალური აირი]]. ყველა პირობებში ჰელიუმი არის მონოატომური ნივთიერება. ნორმალურ პირობებში სიმკვრივე შეადგენს 0,17847 კგ/მ³, ახასიათებს [[თბოგამტარობა]] - 0,1437 ვტ/(მ·К) — უფრო მეტი ვიდრე ყველა სხვა აირს [[წყალბადი]]ს გარდა, მისი [[კუთრი თბოტევადობა]] განსაკუთრებით მაღალია (с<sub>р</sub> = 5,23 კჯ/(კგ·К), შედარებისათვის — 14,23 კჯ/(კგ·К) [[წყალბადი|Н<sub>2</sub>]]).
[[ფაილი:HeTube.jpg|ელემენტის სიმბოლო, შესრულებულია აირის მილებით, რომელიც შევსებულია ჰელიუმით|thumb|right]]
ჰელიუმით შევსებულ მილებში დენის გატარებისას შეიმჩნევა სხვადასხვა ფერის განმუხტვები, რომლებიც უმთავრესად დამოკიდებულია მილებში აირის [[წნევა]]ზე. ჩვეულებრივ ჰელიუმის სპექტრიდან ხილული შუქის ფერი არის ყვითელი. წნევის შემცირებასთან ერთად ხდება ფერების ცვლა — ვარდისფერი, ნარინჯისფერი, ყვითელი, კაშკაშა-ყვითელი, მოყვითალო-მწვანე და მწვანე. ეს დაკავშირებულია ჰელიუმის [[ემისიური სპექტრი|სპექტრში]] არსებულ ხაზების რამდენიმე სერიაზე, რომელიც მდებარეობს [[ინფრაწითელი გამოსხივება|ინფრაწითელსა]] და [[ულტრაიისფერი გამოსხივება|ულტრაიისფერს]] შორის დიაპაზონში, სპექტრის ხილვად ნაწილში მნიშვნელოვანი ხაზები მდებარეობენ 706,52 ნმ და 447,14 ნმ-ს შორის<ref name="finkelstein2"/>. წნევის შემცირება იწვევს [[ელექტრონი]]ს [[თავისუფალი გარბენის სიგრძე|თავისუფალი გარბენის სიგრძის]] ზრდას, ანუ მისი ენერგიის ზრდას ჰელიუმის ატომებთან შეჯახებისას. ეს იწვევს ატომების
ჰელიუმი ყველაზე ცუდად იხსნება წყალში, ვიდრე სხვა ცნობილი აირი. 1 ლ წყალში 20 °C ტემპერატურისას იხანება მიახლოებით 8,8 მლ (9,78 - 0 °C, 10,10 - 80 °C), [[ეთანოლი|ეთანოლში]] — 2,8 (15 °C), 3,2 (25 °C).
მისი დიფუზიის სიჩქარე მყარ სხეულებში სამჯერ უფრო მაღალია ვიდრე, [[ჰაერი]]სა, და მიახლოებით 65 % მაღალია, ვიდრე წყალბადის.
[[გარდატეხის მაჩვენებელი]] [[გარდატეხის კოეფიციენტი]]
ამ ტემპერატურის ქვევით გაცივებისას, გაფართოებითი გაცივებით ჰელიუმი შეიძლება
=== კონდენსირებული ფაზების თვისებები ===
[[1908]] წელს [[ჰეიკე კამერლინგ-ონესი]]მ პირველმა შეძლო მიეღო თხევადი ჰელიუმი. [[მყარი ჰელიუმი]]ს მიღება შესაძლებელი გახდა მხოლოდ 25 ატმოსფეროს წნევის და 1 K ტემპერატურის პირობებში ([[ვილემ ჰენდრიკ კეეზომი]], [[1926]]). კეეზომმა ასევე აღმოაჩინა ჰელიუმ-4 (<sup>4</sup>He) ფაზური გადასვლის არსებობა 2,17K ტემპერატურის დროს; დაასახელა ჰელიუმ-I და ჰელიუმ-II ფაზები (2,17K-ის ქვევით). [[1938]] წელს [[პეტრე კაპიცა]]მ აღმოაჩინა, რომ ჰელიუმ-II არ გააჩნია [[სიბლანტე]] ([[ზედენადობა|ზედენადობის]] მოვლენა). ჰელიუმ-3-ში ზედენადობა წარმოიქმნება მხოლოდ 0,0026 К ტემპერატურის ქვევით. ჰელიუმის ზედენადობა მიეკუთვნება ეგრეთ წოდებულ [[კვანტური სითხე|კვანტური სითხის]] კლასს, რომლის მაკროსკოპიული ქცევა შეიძლება აღწერილი იქნეს მხოლოდ [[კვანტური მექანიკა|კვანტური მექანიკის]] მეშვეობით. [[2004]] წელს გამოჩნდა შეტყობინება [[მყარი ჰელიუმი]]ს ზედენადობის აღმოჩენის შესახებ (ე.წ. სუპერსოლიდის ეფექტი) მისი კვლევისას ტორსიულ ოსცილიატორში. მაგრამ ბევრი მკვლევარი ამტკიცებს, რომ 2004 წელს აღმოჩენილ ეფექტს არ
== ქიმიური თვისებები ==
ხაზი 114:
{{Main|ჰელიუმის იზოტოპები}}
ბუნებრივი ჰელიუმი შედგება ორი
== მიღება ==
მრეწველობაში ჰელიუმს ღებულობენ ჰელიუმ შემცველ ბუნებრივი აირებიდან (ძირითადად ამისათვის გამოიყენება საბადოები სადაც ჰელიუმის შემცველობა > 0,1 %-ზე). სხვა აირებიდან ჰელიუმს გამოყოფენ ღრმა გაყინვის მეთოდით, იმ თვისების გამოყენებით რომ ის თხევადდება ყველა აირზე ძნელად.
გაცივებას აწარმოებენ დროსელირების რამდენიმე სტადიით მისი გაწმენდით CO<sub>2</sub> და [[
ამ ნარევს, ე.წ. ნედლ ჰელიუმს, (He — 70-90 % ) ასუფთავებენ წკალბადისაგან (4-5 %) CuO-ს მეშვეობით 650—800 К
მისი საბოლოო გაწმენდა მიიღწევა დარჩენილი ნარევის ღრმა გაცივებით N<sub>2</sub>-ის ვაკუუმში დუღილით და მინარევების ადსორბერებში აქტიური ნახშირის მეშვეობით [[ადსორბცია|ადსორბციით]], რომლებიც თავის მხრივ ასევე ცივდებიან N<sub>2</sub>. ჰელიუმს აწარმოებენ - ტექნიკური სისუფთავის სიწმინდის (99,80 % ჰელიუმის მოცულობით) და მაღალი სიწმინდის (99,985 %).
მსოფლოში ჰელიუმის წარმოებაში ლიდერობს [[აშშ]] (140 მლნ მ³ წელში), შემდეგ — [[ალჟირი]] (16 მლნ მ³). მესამე ადგილზეა [[რუსეთი]] — 6 მლნ მ³ წელში. ჰელიუმის მსოფლიო მარაგს შეადგენს 45,6 მლრდ მ³.
ხაზი 128:
აიროვანი ჰელიუმის ტრანსპორტირებისათვის გამოიყენება ყავისფრად შეღებილი [[ფოლადი]]ს ბალონები ([[სტანდარტი]] 949-73), რომლებსაც განათავსებენ სპეციალურ კონტეინერებში. ტრანსპორტირებისათვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას ყველა სახის ტრანსპორტი, მხოლოდ შესაბამისი პირობების დაცვით.
თხევადი ჰელიუმის გადასაზიდად გამოიყენება სპეციალური ტიპის სატრანსპორტო ჭურჭელი მაგ.: СТГ-10, СТГ-25 და ა.შ. რომლების ღია-რუხი
== გამოყენება ==
ჰელიუმის უნიკალური თვისებები ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში და სახალხო მეურნეობაში:
* [[მეტალურგია]]ში როგორც ინერტული აირი წმინდა ლითონების გამოდნობისას;
* კვების მრეწველობაში დარეგისტრირებულია როგორც [[საკვები დანამატი]] '''E939''', როგორც [[პროპელენტი]] და შესაფუთი აირი<ref>http://www.ion.ru/SanPiN-2.3.2.1293-03.html</ref>;
* გამოიყენება როგორც [[
* საჰაერო ხომალდების ([[დირიჟაბლი]]) შესავსებად;
* სასუნთქ ნარევებში ღრმა ყვინთვის დროს (იხ. [[დაივინგის ბალონი]]);
* [[საჰაერო ბუშტი]]ს და მეტეოროლოგიური
*
* როგორც [[ბირთვული რეაქტორის თბომატარებელი]] ზოგი ტიპის რეაქტორებში;
* გაზის ქრომატოგრაფიაში როგორც მატარებელი;
* მილსადენებსა და ქვაბებში გაჟონვის მოსაძებნად (იხ. [[ჰელიუმის გაჟონვის საძებნი]]);
* როგორც მუშა სხეულის კომპონენტი ჰელიუმ-ნეონის [[ლაზერი|ლაზერებში]];
* ნუკლიდი <sup><nowiki>3</nowiki></sup>He აქტიურად გამოიყენება ტექნიკაში, [[ნეიტრონული გაბნევა]]ში როგორც [[პოლარიზატორი]] და შემვსები [[პოზიციურ-მგრძნობიარე ნეიტრონული დეტექტორი|პოზიციურ-მგრძნობიარე ნეიტრონულ დეტექტორებში]];
* ნუკლიდი <sup><nowiki>3</nowiki></sup>He წარმოადგენს პერსპექტიულ საწვავს [[თერმობირთვული სინთეზის მართვა|თერმობირთვულ ენერგეტიკაში]];
* ხმის ტემბრის შესაცვლელად (ხმის ტონალობის ამაღლების ეფექტი) ჰელიუმისა და ჩვეულებრივი სასუნთქი ნარევის სიმკვრივის სხვადასხვაობის გამო (გოგირდის ჰექსაფტორიდის ანალოგიურად);
=== გეოლოგიაში ===
ჰელიუმი
ეს კანონზომიერება გამოიყენება დედამიწის სიღრმული აღნაგობის შესასწავლად და ფერადი და იშვიათი ლითონების მადნების საძებნელად<ref>[[სსრკ აღმოჩენების სახელმწიფო რეესტრი]]. [[იგორ იანიცკი]] სამეცნიერო აღმოჩენა № 68 «ჰელიუმის კონცენტრაციის გავრცელების კანონზომიერება დედამიწის ქერქში»</ref>.
|