ჰელიუმი

თავისუფალი ქართულენოვანი ენციკლოპედია ვიკიპედიიდან
გადასვლა: ნავიგაცია, ძიება
He-TableImage.png ჰელიუმი / Helium (He)
ელემენტის რიგითი ნომერი 2
მარტივი ნივთიერების გამოსახულება
ატომის თვისებები
ატომური მასა
(მოლური მასა)
4,002602 მ. ა. ე. (/მოლი)
ატომის რადიუსი (31)[1] პმ
იონიზაციის ენერგია
(პირველი ელექტრონი)
2361,3(24,47) კჯ/მოლი (ევ)
ელექტრონული კონფიგურაცია 1s2
ქიმიური თვისებები
კოვალენტური რადიუსი 28[1] პმ
იონური რადიუსი 93[1] პმ
ელექტროუარყოფითობა
(პოლინგის თანახმად)
4,5
ელექტროდული პოტენციალი 0
ჟანგვის ხარისხი 0
მარტივი ნივთიერებების თერმოდინამიკური თვისებები
ნივთიერების სიმკვრივე 0,147 ( -270 °C) 0,00017846 (+20 °C) /სმ³
ხვედრითი თბოტევადობა 20,79 /(·მოლი)
თბოგამტარობა (300 K) 0.1513 ვტ/(·კ)
დნობის ტემპერატურა (2.5 მპა წნევისას) 0.95 K , −272.20 °C, −457.96 °F
დნობის სითბო 0.0138 კჯ/მოლი
დუღილის ტემპერატურა 4.22 K , −268.93 °C, −452.07 °F
აორთქლების სითბო 0.0829 კჯ/მოლი
მოლური მოცულობა 31,8 სმ³/მოლი
მარტივი ნივთიერების კრისტალური მესერი
მესრის სტრუქტურა ჰექსაგონალური
მესრის პერიოდი 3,570 Å
შეფარდება 1,633
დებაის ტემპერატურა 0


He 2
4,0026
1s2
ჰელიუმი
ჰელიუმის ატომის სქემა

ჰელიუმი (He) - უფერო, უსუნო, უგემო, არამომწამლავი, ინერტული ქიმიური ელემენტია პერიოდული სისტემის ე.წ. ინერტული ანუ კეთილშობილი აირების სერიაში და მისი ატომური რიცხვია 2. ის მდებარეობს პირველი პერიოდის მერვე ჯგუფის მთავარ ქვეჯგუფში და ინერტული აირების ჯგუფს უდგას სათავეში. მისი დუღილისა და დნობის ტემპერატურები ყველაზე დაბალია სხვა ცნობილ ელემენტთა შორის და ის ბუნებრივ მდგომარეობაში აირის სახით გვხვდება (გარდა ექსტრემალური პირობებისა). მარტივი ნივთიერება ჰელიუმის CAS-ის რეგისტრაციის ნომერია: 7440-59-7.

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 დისტილაცია).

ისტორია[რედაქტირება]

1868 წლის 18 აგვისტოს ფრანგმა მეცნიერმა პიერ ჟანსენმა ინდოეთის ქალაქ გუნტურში ყოფნის დროს მზის სრული დაბნელებისას პირველად შეძლო მზის ქრომოსფეროს გამოკვლევა. ჟანსენმა შეძლო სპექტროსკოპის ისე აწყობა რომ მზის გვირგვინის სპექტრზე თვალთვალი შეიძლებოდა არა მარტო მზის დაბნელებისას არამედ ჩვეულებრივ დღესაც კი. მეორე დღესვე მზის პროტუბერანციების სპექტროსკოპიამ წყალბადის ლურჯ, მწვნე-ცისფერ და წითელ ხაზებთან ერთად გამოავლინა ძალიან კაშკაშა ყვითელი ხაზი, თავდაპირველად ჟანსენმა და სხვა ასტრონომებმაც ის მიიღეს ნატრიუმის D ხაზად. ჟანსენმა დაუყოვნებლად დაწერა ამის შესახებ საფრანგეთის მეცნიერებათა აკადემიაში. შედეგად დადგენილ იქნა, რომ მზის სპექტრში ყვითელი ფერის ხაზი არ ემთხვევა ნატრიუმის ხაზს და არ ეკუთვნის იმ დროისათვის ცნობილ არცერთ ქიმიურ ელემენტს[2][3].

ორი თვის შემდეგ, 20 ოქტომბერს, ინგლისელმა ასტრონომმა ნორმან ლოკერმა, რომელმაც არ იცოდა ფრანგი კოლეგის შესახებ, დამოუკიდებლად გამოიკვლია მზის სპექტრი. როდესაც მან აღმოაჩინა უცნობი ყვითელი ხაზი, რომლის ტალღის სიგრძე იყო 588 ნმ (უფრო ზუსტად 587,56 ნმ), ის აღნიშნა D3, რადგანაც ის ძალიან ახლოს იყო ფრაუნგოფერის ხაზებთან D1 (589,59 ნმ) და D2 (588,99 ნმ) ნატრიუმი. ორი წლის შემდეგ ლოკერმა, ინგლისელ ქიმიკოს ედვარდ ფრანკლანდთან თანამშრომლობით წამოაყენა წინადადება რათა ახალი ელემენტისათვის ეწოდებინათ «ჰელიუმი» (ძვ. ბერძნ. ἥλιος — «მზე»)[3].

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[3].

1881 წელს იტალიელმა ლუიჯი პალმიერიმ გამოაცხადა ჰელიუმის აღმოჩენის შესახებ ვულკანურ აირებში — (ფუმაროლებში). ის იკვლევდა ღია ყვითელ ზეთოვან ნივთიერებას, რომელიც ვეზუვის ვულკანურ კრატერში აირების ნაკადებიდან ილექებოდა. ის ახურებდა ამ ვულკანურ პროდუქტს და იკვლევდა გამოყოფილი აირების სპექტრებს. მეცნიერებმა ეს განცხადება ეჭვით მიიღეს რადგან პალმიერიმ თავისი ცდა ბუნდოვნად აღწერა. მრავალი წლის შემდეგ ფუმაროლში მართლაც იპოვეს ჰელიუმისა და არგონის მცირე რაოდენობები[3].

ჰელიუმი აღმოჩენიდან მხოლოდ 27 წლის შემდეგ იქნა დედამიწაზე ნაპოვნი — 1895 წელს შოტლანდიერი ქიმიკოსის უილიამ რამზაის მიერ, რომელიც იკვლევდა აირის ნიმუშს რომელიც მიიღო მინერალ კლევეიტის დაშლისას, მის სპექტრში აღმოაჩინა ისევ ის ყვითელი ხაზი, რომელიც ადრე მზის სპექტრში იქნა ნაპოვნი. ნიმუში დამატებითი კვლევისათვის გაგზავნილ იქნა ცნობილ ინგლისელ მეცნიერ-სპექტროსკოპისტ უილიამ კრუქსთან, რომელმაც დაადასტურა, რომ ნიმუშის სპექტრში ყვითელი ხაზი ემთხვეოდა ჰელიუმის D3 ხაზს. 1895 წლის 23 მარტს რამზაიმ განაცხადა ჰელიუმის დედამიწაზე აღმოჩენის შესახებ ლონდონის სამეფო საზოგადოებაში, და ასევე საფრანგეთის აკადემიაში მარსელენ ბერტლოს მეშვეობით[3].

შვედმა ქიმიკოსებმა პერ თეოდორ კლევემ და ნილს აბრაჰამ ლენგლემ შეძლეს კლევეიტისაგან საკმარისი აირის გამოყოფა, რათა დაედგინათ ახალი ელემენტის ატომური წონა.

1896 წელს ჰენრი კაიზერმა, ზიგმუნდ ფრიდლენდერმა, ხოლო ორი წლის შემდეგ ედვარდ ჩარლზ ბელიმ საბოლოოდ დაასაბუთეს ატმოსფეროში ჰელიუმის არსებობა[3][4][5].

რამზაიმდე ჰელიუმი გამოყო ასევე ამერიკელმა მეცნიერმა ფრენსის ჰილებრანდმა, მაგრამ ის შეცდომით ფიქრობდა რომ მიიღო აზოტი[5] და რამზეისადმი წერილში აღიარა მასზე აღმოჩენის პრიორიტეტი.

რამზაიმ სხვადასხვა ნივთიერებებისა და მინერალების კვლევისას აღმოაჩინა რომ ჰელიუმი თანდაყვება ურანს და თორიუმს. მაგრამ მნიშვნელოვნად გვიან, 1906 წელს, ერნესტ რეზერფორდმა და როიდსმა დააგინეს, რომ რადიოაქტიური ელემენტების ალფა-ნაწილაკები წარმოადგენენ ჰელიუმის ბირთვებს. ამ გამოკვლევებმა ჩაუყარეს საფუძველი ატომების აღნაგობის თანამედროვე თეორიას[6].

თხევადი ჰელიუმის ტემპერატურაზე თბოტევადობის დამოკიდებულების გრაფიკი

მხოლოდ 1908 წელს ნიდერლანდელმა ფიზიკოსმა ჰეიკე კამრლინგ-ონესმა შეძლო თხევადი ჰელიუმის მიღება დროსელირებით (იხ. ჯოუნს-ტომსონის ეფექტი), იმის შემდეგ რაც აირი ვაკუუმში მდუღარე თხევად წყალბადში გააცივეს. დიდი ხანი უშედეგოდ ცდილობდნენ მყარი ჰელიუმის მიღებას, 0,71 К ტემპერატურის დროსაც კი, რომელსაც მიაღწია გერმანელმა ფიზიკოსამა ვილემ ჰენდრიკ კეეზომიმ. მხოლოდ 1926 წელს, 35 ატმ. წნევის პირობებში და შეკუმშული ჰელიუმის გაცივებით გაუხშოებულ, გამეჩხერებულ მდუღარე ჰელიუმში, მან შეძლო კრისტალების გამოყოფა[7].

1932 წელს კეეზომმა გამოიკვლია თხევადი ჰელიუმის თბოტევადობის ცვალებადობის ხასიათი ტემპერატურის ცვლასთან ერთად. მან აღმოაჩინა, რომ მიახლოებით 2,19 K-ისას თბოტევადობის ნელი და თანმიმდევრობითი მატება იცვლება მკვეთრი ვარდნით და თბოტევადობის მრუდი ღებულობს ბერძნული ასოს λ (ლამბდა) ფორმას. ამასთან ტემპერატურა, რომელზეც ხდება თბოტევადობის ნახტომი, მინიჭებული აქვს პირობითი სახელი «λ-წერტილი»[7]. ამ წერტილის უფრო ზუსტი მნიშვნელობა - 2,172 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 ფაზურ გადასვლას. λ-წერტილზე მაღალი ტემპერატურის დროს არსებობს ეგრეთ წოდებული ჰელიუმი-I, მასზე დაბლა კი — ჰელიუმი-II[7].

1938 წელს საბჭოთა ფიზიკოსმა პეტრე კაპიცამ აღმოაჩინა თხევადი ჰელიუმი-II-ის ზედენადობის მოვლენა, რომელიც მდგომარეობს სიბლანტის კოეფიციენტის მკვეთრი შემცირებით, რის შედეგად ჰელიუმი მიედინება თითქმის ხახუნის გარეშე[7][8]. აი რას წერდა ის თავის აღმოჩენაზე ერთერთ თავის მოხსენებაში[9]:

… სითბოს ისეთი რაოდენობა, რომელიც ფაქტობრივად გადაჰქონდა, ფიზიკური შესაძლებლობების მიღმა მდებარეობს, რომ სხეულს ფიზიკის არც ერთი კანონით არ შეუძლია გადაიტანოს უფრო მეტი სითბო ვიდრე, მისი სითბური ენერგია გამრავლებულს ბგერის გავრცელების სიჩქარეზე. თბოგამტარობის ჩვეულებრივი მექანიზმით სითბოს გადატანა ამ მასშტაბით შეუძლებელი იყო. საჭირო იყო სხვა ახსნის ძიება.
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. …
… თუკი წყლის სიბლანტე ტოლია 10−2 პ, მაშინ ეს მილიარჯერ უფლო მეტად დენადი სითხეა, ვიდრე წყალი …

სახელწოდების წარმომავლობა[რედაქტირება]

სახელცოდება მოდის ბერძნული სიტყვა ბერძნ. ἥλιος — «მზედან» (ის. ჰელიოსი). საყურადღებოა ის ფაქტი, რომ სახელწოდებაში გამოყენებულია ლითონებისათვის დამახასიათებელი ბოლოსართი «-უმი» (ლათ. «-um» — «Helium»), რადგანაც ლოკერი ვარაუდობდა, რომ მის მიერ აღმოჩენილი ელემენტი იყო ლითონი. სხვა ანალოგიური კეთილშობილი აირის მსგავსად ლოგიკური იქნებოდა მისთვის ეწოდებინათ «ჰელიონი» («Helion»)[3]. თანამედროვე მეცნიერებაში სახელწოდება «ჰელიონი» აღნიშნავს იზოტოპ ჰელიუმ-3-ის ბირთვს.

გავრცელება[რედაქტირება]

სამყაროში[რედაქტირება]

ჰელიუმი სამყაროში გავრცელებით მეორე ადგილზეა წყალბადის შემდეგ — მიახლოებით 23 % მასის მიხედვით[10]. მაგრამ დედამიწაზე ჰელიუმი იშვიათია. პრაქტიკულად მთელი ჰელიუმი სამყაროში შეიქმნა დიდი აფეთქების პირველ რამდენიმე წუთში[11][12], პირველადი ნუკლეოსინთეზის დროს. თანამედროვე სამყაროში თითქმის ყველა ახალი ჰელიუმი წარმოიქმნება წყალბადის თერმობირთვული სინთეზის შედეგად ვარსკვლავებში (იხ. პროტონ-პროტონული ციკლი, ნახშირბად-აზოტური ციკლი). დედამიწაზე ის წარმოიქმნება მძიმე ელემენტების ალფა-დაშლის შედეგად (ალფა-ნაწილაკები, რომლებიც გამოსხივდება ალფა-ფაშლის დროს — ეს არის ჰელიუმ-4-ის ბირთვები)[13]. ჰელიუმის ნაწილი რომელიც წარმოიქმნება ალფა-დაშლის დროს და დედამიწის ქერქის ქანებში გამოღწეულ ჰელიუმს, მიიტაცებს ბუნებრივი აირი, რომელშიც ჰელიუმის კონცენტრაცია შეიძლება აღწევდეს მოცულობის 7 %-ს ან მეტსაც.

დედამიწის ქერქი[რედაქტირება]

მერვე ჯგუფის ფარგლებში ჰელიუმს დედამიწის ქერქში შემცველობით მეორე ადგილი უჭირავს (არგონის შემდეგ)[14].

ჰელიუმის შემცველობა ატმოსფეროში (წარმოიქმნება Ac-ის, Th, U დაშლის შედეგად) — მოცულობის 5,27×10−4 %, მასის 7,24×10−5 % შეადგენს. ატმოსფეროში, ლითოსფეროში და ჰიდროსფეროში ჰელიუმის მარაგი ფასდება 5×1014 მ³[15]. ჰელიუმშემცველი ბუნებრივი აირები შეიცავენ, როგორც წესი, მოცულობის მიახლოებთ 2 %. განსაკუთრების იშვიათად გვხვდება აირები რომელთა ჰელიუმშემცველობა აღწევს 8 — 16 %[13].

ჰელიუმის საშუალო შემცველობა დედამიწის ნივთიერებაში — 3 გრ/ტ[13]. ყველაზე დიდი კონცენტრაციაა მინერალებში, რომლებიც შეიცავენ ურანს, თორიუმს და 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[5][13].

განსაზღვრა[რედაქტირება]

ხარისხობრივად ჰელიუმს განსაზღვრავენ სპექტრული ანალიზის მეშვეობით ემისიური სპექტრით (დამახასიათებელი ხაზები 587,56 ნმ და 388,86 ნმ), რაოდენობრივად — მას-სპექტრომეტრიული და ქრომატოგრაფიული ანალიზების მეთოდებით, ასევე მეთოდებით რომლებიც ეფუძნებიან ფიზიკური თვისებების ცვლილებებს (სიმკვრივე, თბოგამტარობა და სხვა).

ფიზიკური თვისებები[რედაქტირება]

ჰელიუმი — პრაქტიკულად ინერტული ქიმიური ელემენტია.

მარტივი ნივთიერება ჰელიუმი — არატოქსიკურია, არ აქვს ფერი, სუნი და გემო. ნორმალურ პირობებში წარმოადგენს ერთატომიან აირს. მისი დუღილის წერტილი (T = 4,215 K 4He) ყველაზე დაბალია ყველა მარტივ ნივთიერებასთან შედარებით; მყარი ჰელიუმი მიღებულ იქნა მხოლოდ 25 ატმოსფეროზე მეტი წნევის დროს — 1 ატმოსფერული წნევის დროს ის არ გადადის მყარ ფაზაში ტემპერატურის აბსოლუტური ნულის დროსაც კი. ექსტრემალური პირობები ასევე საჭიროა ჰელიუმის მრავალრიცხობრივი ნაერთების შესაქმნელად, ისინი ყველანი ნორმალურ პირობებში არასტაბილურნი არიან

თვისებები აიროვან ფაზაში[რედაქტირება]

ჰელიუმის სპექტრული ხაზები

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 წყალბადის გარდა, მისი კუთრი თბოტევადობა განსაკუთრებით მაღალია (ср = 5,23 კჯ/(კგ·К), შედარებისათვის — 14,23 კჯ/(კგ·К) Н2).

ელემენტის სიმბოლო, შესრულებულია აირის მილებით, რომელიც შევსებულია ჰელიუმით

ჰელიუმით შევსებულ მილებში დენის გატარებისას შეიმჩნევა სხვადასხვა ფერის განმუხტვები, რომლებიც უმთავრესად დამოკიდებულია მილებში აირის წნევაზე. 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 სპექტრში არსებულ ხაზების რამდენიმე სერიაზე, რომელიც მდებარეობს ინფრაწითელსა და ულტრაიისფერს შორის დიაპაზონში, სპექტრის ხილვად ნაწილში მნიშვნელოვანი ხაზები მდებარეობენ 706,52 ნმ და 447,14 ნმ-ს შორის[7]. წნევის შემცირება იწვევს ელექტრონის თავისუფალი გარბენის სიგრძის ზრდას, ანუ მისი ენერგიის ზრდას ჰელიუმის ატომებთან შეჯახებისას. ეს იწვევს ატომების გადაყვანას დიდი ენერგიის აღზნებულ მდგომარეობაში, რის შედეგად ხდება სპექტრული ხაზების შერევა ინფრაწითელიდან ულტრაიისფრამდე.

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), ეთანოლში — 2,8 (15 °C), 3,2 (25 °C). მისი დიფუზიის სიჩქარე მყარ სხეულებში სამჯერ უფრო მაღალია ვიდრე, ჰაერისა, და მიახლოებით 65 % მაღალია, ვიდრე წყალბადის.

გარდატეხის მაჩვენებელი გარდატეხის კოეფიციენტი ათთან ახლოსაა, ყველაზე უფრო ახლოს ვიდრე ყველა სხვა აირის მაჩვენებელი. ამ აირს გააჩნია უარყოფითი ჯოულ-ტომსონის კოეფიციენტი გარემოს ნორმალური ტემპერატურის პირობებში, ანუ ის ხურდება როდესაც მას აძლევენ საშუალებას მოცულობაში თავისუფლამ გაიზარდოს. მხოლოდ ჯოული-ტომსონის ინვერსიის ტემპერატურის ქვევით (მიახლოებით 40 К ნორმალური წნევის დროს) ის ცივდება თავისუფალი გაფართოების დროს. ამ ტემპერატურის ქვევით გაცივებისას, გაფართოებითი გაცივებით ჰელიუმი შეიძლება გათხევადდეს. ასეთი გაცივება ხდება დეტანდერის დახმარებით.

კონდენსირებული ფაზების თვისებები[რედაქტირება]

1908 წელს ჰეიკე კამერლინგ-ონესიმ პირველმა შეძლო მიეღო თხევადი ჰელიუმი. მყარი ჰელიუმის მიღება შესაძლებელი გახდა მხოლოდ 25 ატმოსფეროს წნევის და 1 K ტემპერატურის პირობებში (ვილემ ჰენდრიკ კეეზომი, 1926). კეეზომმა ასევე აღმოაჩინა ჰელიუმ-4 (4He) ფაზური გადასვლის არსებობა 2,17K ტემპერატურის დროს; დაასახელა ჰელიუმ-I და ჰელიუმ-II ფაზები (2,17K-ის ქვევით). 1938 წელს პეტრე კაპიცამ აღმოაჩინა, რომ ჰელიუმ-II არ გააჩნია სიბლანტე (ზედენადობის მოვლენა). ჰელიუმ-3-ში ზედენადობა წარმოიქმნება მხოლოდ 0,0026 К ტემპერატურის ქვევით. ჰელიუმის ზედენადობა მიეკუთვნება ეგრეთ წოდებულ კვანტური სითხის კლასს, რომლის მაკროსკოპიული ქცევა შეიძლება აღწერილი იქნეს მხოლოდ კვანტური მექანიკის მეშვეობით. 2004 წელს გამოჩნდა შეტყობინება მყარი ჰელიუმის ზედენადობის აღმოჩენის შესახებ (ე.წ. სუპერსოლიდის ეფექტი) მისი კვლევისას ტორსიულ ოსცილიატორში. მაგრამ ბევრი მკვლევარი ამტკიცებს, რომ 2004 წელს აღმოჩენილ ეფექტს არ აქვს არავითარი კავშირი კრისტალის ზედენადობასთან. ამ მომენტისათვის გრძელდება მრავალრიცხოვანი ექსპერიმენტალური და თეორიული კვლევები, რომლის მიზანია გაირკვეს ამ ბუნებრივი მოვლენის ნამდვილი ბუნება.

ქიმიური თვისებები[რედაქტირება]

ჰელიუმი — მენდელეევის ცხრილის (ინერტული აირები) მეერვე ჯგუფის ქიმიურად ყველაზე ნაკლებად აქტიური ელემენტია [16]. ჰელიუმის ბევრი ნაერთი არსებობს მხოლოდ აიროვან ფაზაში - ე.წ. ექსიმერული მოლეკულების სახით, რომლებსაც გააჩნიათ სტაბილური მდგრადი აღგზნებული ელექტრონული მდგომარეობა და არამდგრადი ძირითადი მდგომარეობა. ჰელიუმი წარმოქმნის ორ ატომიან მოლეკულებს He2+, ფტორიდს HeF, ქლორიდს HeCl (ექსიმერული მოლეკულები წარმოიქმნება ელექტრონული განმუხტვის დროს ან ჰელიუმის და ფტორის ან ჰელიუმისა და ქლორის ნარევების ულტრაიისფერი დასხივებით).

ცნობილია ჰელიუმის ქიმიური ნაერთი LiHe (შესაძლებელია, მხედველობაშია ნაერთი LiHe7[1], [2]).

იზოტოპები[რედაქტირება]

Searchtool-80%.png მთავარი სტატია : ჰელიუმის იზოტოპები.

ბუნებრივი ჰელიუმი შედგება ორი მდგრადი იზოტოპისაგან: 4He (იზოტოპური გავრცობადობა — 99,99986 %) და შედარებით იშვიათი 3He (0,00014 %; ჰელიუმ-3-ის შემცველობა ბუნებრივ წყაროებში შეიძლება მერყეობდეს საკმაოდ ფართო საზღვრებში). ცნობილია ჰელიუმის კიდევ ექვსი რადიოაქტიური იზოტოპი.

მიღება[რედაქტირება]

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 CO2 და ნახშირწყალბადებისაგან. შედეგად მიიღება ჰელიუმის, ნეონისა და წყალბადის ნარევი. ამ ნარევს, ე.წ. ნედლ ჰელიუმს, (He — 70-90 % ) ასუფთავებენ წკალბადისაგან (4-5 %) CuO-ს მეშვეობით 650—800 К ტემპერატურის პირობებში. მისი საბოლოო გაწმენდა მიიღწევა დარჩენილი ნარევის ღრმა გაცივებით N2-ის ვაკუუმში დუღილით და მინარევების ადსორბერებში აქტიური ნახშირის მეშვეობით ადსორბციით, რომლებიც თავის მხრივ ასევე ცივდებიან N2. 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.

ტრანსპორტირება[რედაქტირება]

250 ლ-იანი დიუარის ჭურჭელი თხევადი ჰელიუმით.

აიროვანი ჰელიუმის ტრანსპორტირებისათვის გამოიყენება ყავისფრად შეღებილი ფოლადის 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 ფერისა და მოცულობით შესაბამისად 10, 25, 40, 250 და 500 ლიტრისაა. გარკვეული წესების დაცვის შემთხვევაში გადაზიდვისათვის შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სარკინიგზო ტრანსპორტი, ასევე ავტო- და სხვა სახის ტრანსპორტი. თხევადი ჰელიუმის ჭურჭელი აუცილებლად უნდა ინახებოდეს ვერტიკალურ მდგომარეობაში.

გამოყენება[რედაქტირება]

ჰელიუმის უნიკალური თვისებები ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში და სახალხო მეურნეობაში:

გეოლოგიაში[რედაქტირება]

ჰელიუმი ხელსაყრელი ინდიკატორია გეოლოგებისათვის. ჰელიუმის გადაღებით შეიძლება განისაზღვროს დედამიწის ზედაპირზე სიღრმული გარდატეხები. ჰელიუმი, როგორც რადიოაქტიური ელემენტის დაშლის პროდუქტი, გამოჟონავს ბზარებსა და ნაპრალებში, აჯერებს დედამიწის ქერქის ზედა ფენას და მიემართება მაღლა ატმოსფეროში, ხოლო შემდეგ კოსმოსურ სივრცეში. ასეთი ბზარები და განსაკუთრებით მათი გადაკვეთის ადგილები ხასიათდება ჰელიუმის მაღალი კონცენტრაციით. ეს მოვლენა პირველად დაადგინა გეოფიზიკოსმა იგორ იანიცკიმ ურანის მადნის ძებნის დროს და მიღებული იქნა როგორც მეცნიერული აღმოჩენა: «ექსპერიმენტალურად დადგენილია ადრე უცნობი კანონზომიერება, რომ თავისუფლად მოძრავი ჰელიუმის ანომალიური (მაღალი) კონცენტრაციის განაწილება დამოკიდებულია დედამიწის ქერქის სიღრმულ, მათ შორის მადნურ, გარდატეხებზე. ეს კანონზომიერება გამოიყენება დედამიწის სიღრმული აღნაგობის შესასწავლად და ფერადი და იშვიათი ლითონების მადნების საძებნელად[18].

ბიოლოგიური როლი[რედაქტირება]

ამ დროისათვის ჰელიუმის ბიოლოგიური როლი არ არის გარკვეული.

ფიზიოლოგიური ქმედებები[რედაქტირება]

ინერტული აირები ხასიათდებიან ფიზიოლოგიური ქმედებებით, რომელიც გამოიხატება მათი ნარკოტიკული მოქმედებით ორგანიზმზე. ჰელიუმის (და ნეონის) ნარკოტიკული მოქმედება ნორმალური წნევის დროს ცდებისას არაა დარეგისტრირებული, იმ დროს როცა წნევის მომატებისას ჩნდება «მაღალი წნევის ნერვული სინდრომი» [19].

ღირებულება[რედაქტირება]

  • 2009 წ. კერძო კომპანიებში აიროვანი ჰელიუმის ღირებულება მერყეობდა 2,5÷—3 $/მ³[20].
  • 2010 წ. ევროპაში თხევადი ჰელიუმის ღირებულება იყო მიახლოებით 11 ევრო ლიტრზე.

საინტერესო ფაქტები[რედაქტირება]

  • ჰელიუმი — არის ნივთიერება რომელსაც ყველაზე დაბალი დუღილის ტემპერატურა აქვს. ჰელიუმი დუღს −269 °C ტემპერატურაზე[21].

იხილეთ აგრეთვე[რედაქტირება]

რესურსები ინტერნეტში[რედაქტირება]

Commons-logo.svg
ვიკისაწყობში? არის გვერდი თემაზე:

სქოლიო[რედაქტირება]

  1. 1.0 1.1 1.2 Size of helium in several environments. www.webelements.com. წაკითხვის თარიღი: 2009-07-10.
  2. Kochhar, R. K., French astronomers in India during the 17th - 19th centuries, http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1991JBAA..101...95K/0000099.000.html Journal of the British Astronomical Association, 1991 წ, ტ 101, #2, ფ 95-100, ინგლისური
  3. 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 ფინკელშტეინი დ.ნ. II თავი. ინერტული აირების აღმოჩენა და მენდელეევის პერიოდული სისტემა, ინერტული აირები, http://www.book-ua.org/FILES/chem/25_11_2007/ch1434.djvu მე-2 გამოცემა, მოსკოვი, გამ. მენიერება, 1979 წ., ფ 40-46 სერია «მეცნიერება და ტექნიკური პროგრესი» ტირაჟი 19000
  4. Aaron John Ihde, Chapter 14. Inorganic chemistry I. Fundamental developments, The development of modern chemistry, http://books.google.com.by/books?id=34KwmkU4LG0C&lpg=PA373&ots=EPCJryImlG&dq=%D0%9A%D0%B0%D0%B9%D0%B7%D0%B5%D1%80%20%D0%B0%D1%80%D0%B3%D0%BE%D0%BD&hl=en&pg=PA373 მე-2 გამოცემა, მოსკოვი, Courier Dover Publications, 1984 წ., ფ.373, isbn 0486642356
  5. 5.0 5.1 5.2 Фастовский В.Г., Ровинский А.Е., Петровский Ю.В. Глава первая. Открытие. Происхождение. Распространенность. применение. Инертные газы, Изд. 2-е, М., Атомиздат, год 1972, страницы 3-13, страниц=352, тираж=2400
  6. ბრობშტეინი მ.პ., მზის ნივთიერება; იქს სხივები; რადიოტელეგრაფის გამომგონებლები, http://web.archive.org/web/20060516140024/http://publ.lib.ru/ARCHIVES/B/BRONSHTEYN_Matvey_Petrovich/_Bronshteyn_M._P..html მოსკოვი. გამომცემლობა ტერრა - წიგნის კლუბი, 2002 წ., ფ.224, სერია - სამყარო ჩვენს ირგვლივ, isbn=5-275-00531-8
  7. 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 Финкельштейн Д.Н., Глава V. Гелий, Инертные газы http://www.book-ua.org/FILES/chem/25_11_2007/ch1434.djvu издание= Изд. 2-е, М., издательство = Наука, год=1979, страницы=111-128, страниц=200, серия «Наука и технический прогресс»|isbn=|тираж=19000
  8. 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
  9. «Свойства жидкого гелия» (П. Л. Капица)
  10. Helium: geological information. www.webelements.com. წაკითხვის თარიღი: 2009-07-11.
  11. 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
  12. 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
  13. 13.0 13.1 13.2 13.3 დ. ფინკელშტეინი, თავი IV., ინერტული აირები დედამიწაზე და კოსმოსში, ინერტული აირები http://www.book-ua.org/FILES/chem/25_11_2007/ch1434.djvu მე-2 გამოც, მ., გამომც. მეცნიერება, 1979 წ., ფ. 76-110, სერია მეცნიერება და ტექნიკური პროგრესი
  14. Abundance in Earth's crust. www.webelements.com. წაკითხვის თარიღი: 2009-07-11.
  15. შეცდომა ციტირებაში არასწორი ტეგი <ref>; სქოლიოსათვის .D0.A5.D0.AD არ არის მითითებული ტექსტი; $2
  16. ფაუსტოვსკი ვ.გ., როვინსკი ა. ე. პეტროვსკი ი.ვ. ინერტული აირები. — გამოც. 2. — მ.: ატომიზდატი, 1972.
  17. http://www.ion.ru/SanPiN-2.3.2.1293-03.html
  18. სსრკ აღმოჩენების სახელმწიფო რეესტრი. იგორ იანიცკი სამეცნიერო აღმოჩენა № 68 «ჰელიუმის კონცენტრაციის გავრცელების კანონზომიერება დედამიწის ქერქში»
  19. პავლოვი ბ.ნ.. ჰიპერბარულ ექსტრემალურ გარემოში ადამიანის დაცვის პრობლემა. www.argonavt.com. დაარქივებულია ორიგინალიდან 2011-08-21-ში. წაკითხვის თარიღი: 2009-07-06.
  20. http://www.ngtp.ru/rub/3/15_2009.pdf ნავთობ-აირების ტექნოლოგია. თეორია და პრაქტიკა. 2009 (4) ISSN 2070-5379.
  21. გინესის რეკორდების წიგნი ქიმიური ნივთიერებებისათვის