Гелий — это один из наиболее известных элементов периодической системы, который обладает низкой плотностью и отсутствием запаха и цвета. Символ «He» гелия происходит от греческого слова «helios», что означает «солнце». Но почему именно так было названо это легкое и летучее вещество?
Все началось в 1868 году, когда немецкий астроном Пьер-Жюльс Жансен открыл новый элемент в атмосфере нашего солнца. Он назвал его «гелием» в честь солнца (гелиос), так как гелий был обнаружен во время солнечного затмения. Это было первое открытие элемента не на Земле, и его название символизировало связь с солнечной энергией.
Позже в 1895 году гелий был впервые обнаружен и на Земле, когда английский химик Уильям Рэмсей проводил эксперименты с минералами, содержащими радий. Он добился раздавить минерал с помощью кислорода и получил газовую смесь. После повторных экспериментов Рэмсей и его коллега Норман Локьер заключили, что это новый элемент, который был назван гелием из-за его связи с солнечным веществом.
История открытия гелия
Гелий был открыт в 1868 году английскими астрономами Норманом Локьером и Пьером Жуллем Жансеном во время солнечного затмения. Они наблюдали солнечную корону и заметили яркий желтый спектральный штрих, который не совпадал ни с одним из известных веществ.
Уже через 30 лет после открытия гелия, ученые Раманада и Рао установили его наличие на Земле в воздухе, вместе с азотом, метаном и водородом. Оказалось, что гелий на Земле связан с углеводородами и попадает в воздух вместе с нефтегазовыми месторождениями.
Сначала гелий получал из природных газов, однако с течением времени он стал производиться искусственно с помощью сжатия водорода и термоядерных реакций. Однако этот процесс имеет существенные сложности, и сегодня гелий является достаточно редким элементом, часто используемым в научных и медицинских приборах.
Происхождение названия гелия
Название гелий происходит от греческого слова «ἥλιος» (hélios), что означает «солнце». Это имя было выбрано в честь Солнца, так как гелий был открыт в 1868 году в спектре солнечной короны во время солнечного затмения.
Открытием гелия занимался французский астроном Пьер-Жюль- Жансен, исследовавший солнечную активность. Пьер-Жюль Жансен отметил, что при солнечном затмении в спектре солнечной короны появляются новые характерные линии. Затем независимо от него, но практически одновременно, английский астроном Джозеф Норман Локьер произвел аналогичное открытие.
Со временем гелий стал изучаться в лабораториях и ученые обнаружили его на Земле, главным образом в газах, производимых при добыче природного газа и аэрозолях, а также в некоторых минералах. Однако, так как гелий является вторым элементом в периодической системе, после водорода, его открытие оказало огромное значение для науки и принесло Гельмгольцу и Жансену мировую славу.
Современное использование гелия разнообразно: от науки и медицины до промышленности и развлечений. Оно широко распространено благодаря его уникальным свойствам, таким как низкая плотность, невоспламеняемость и инертность.
Свойства и химический состав гелия
Гелий является самым легким и малореактивным из всех известных химических элементов. Это безцветный, безвкусный и немаловажный газ, который находится в природе в свободном состоянии. Гелий имеет низкую плотность, что объясняет его способность подниматься в воздухе. В связи с этим, он часто используется для набора воздушных шаров и даже воздушных кораблей.
Гелий является отличным теплоносителем и широко используется при охлаждении различных устройств, в том числе суперпроводников и лазеров. Благодаря своей низкой температуре кипения (-268.93 °C), гелий также применяется в жидком состоянии для создания условий экстремально низких температур, используемых в научных исследованиях и промышленных процессах.
Химический состав гелия обусловлен его атомной структурой: у него всего 2 электрона, заполняющих первый энергетический уровень. В результате гелий обладает стабильной конфигурацией электронов и полным внешним энергетическим уровнем, что делает его химически инертным.
В природе гелий образуется в результате радиоактивного распада некоторых элементов, таких как уран и торий. Также он может быть получен при добыче некоторых природных газов, в которых он содержится в виде примеси.
Применение и значение гелия в настоящее время
В первую очередь, гелий используется в качестве заполнителя для аэростатов и шаров. Благодаря своей низкой плотности и ненавязчивости, гелий обеспечивает легкость и безопасность подъема летательных аппаратов. Он также используется в газозаполненных судах, таких как дирижабли, и находит применение в метеорологических и научных исследованиях.
Кроме того, гелий используется в криогенных системах для охлаждения различных установок и оборудования. Благодаря своим низким температурам, гелий позволяет достичь экстремальных холодовых условий, необходимых для работы некоторых научных исследований, экспериментальных установок и высокоточных приборов.
Гелий также широко применяется в медицинской отрасли, в частности, для заполнения аппаратов ИВЛ (искусственная вентиляция легких) и других медицинских газовых систем. Это связано с его инертными свойствами, отсутствием токсичности и высокой способностью растворяться в крови, что позволяет эффективно поддерживать дыхательную функцию пациента.
Наконец, гелий используется в различных промышленных процессах, включая сварку и резку металлов, поддержку сжигания, лазерную технологию и многие другие. Его свойства, такие как высокая теплопроводность и электрическая проводимость, делают его незаменимым материалом во многих производственных процессах.
Таким образом, гелий играет важную роль в настоящее время, найдя применение в различных отраслях и обеспечивая надежную и безопасную работу многих процессов и технологий.