Geliy haqida malumot

Geliy ( He , lat. Geliy ) - davriy sistemaning qisqa shaklidagi variantida VIII guruhda(uzun shaklida 18-guruhda joylashgan) kimyoviy element, atom nomer 2, inert gaz hisoblanadi.
Geliy oddiy modda sifatida rangsiz, ta'msiz va hidsiz inert bir atomli gazdir.

Geliy
← Rux | Xlor  →
Oddiy moddaning ko’rinishi Inert gaz holda rang , ta'm va hidga ega emas
Atom xossalari
Nomi, belgi, raqami ——————-→ Geliy / Geliy (He), 2
Atom massasi ——————-→ 4.0026 m.a.b. (g/mol);
Elektron konfiguratsiyasi ——————-→1s2
Atom radiusi ——————-→ ? (31) pm
Kimyoviy xossalari
Kovalent radius ——————-→ 28 pm
Ion radiusi ——————-→ 93 pm
Elektrmanfiyligi ——————-→ 4.5 (poling shkalasi bo‘yicha)
Oksidlanish darajasi ——————-→ 0
Ionlanish energiyasi ——————-→  2361,3 kJ/mol; (24,47 eV)
Oddiy moddaning termodinamik xususiyatlari
Zichlik ( n.sh. da ) ——————-→ 0.00017846 (+20 ° C da) g / sm3
Erish harorati ——————-→ 0,95 K; -272,2 °C,
Qaynatish harorati ——————-→ 4,2152 K; -268,94 °C
Solishtirma erish issiqligi ——————-→ 0,0138 kJ/mol;
Solishtirma buglanish issiqligi ——————-→ 0,0829 kJ/mol;
Molyar issiqlikgi ——————-→ 20,79 kJ/(K∙mol);
Molyar hajmi ——————-→ 31,81 mol/sm3;
Oddiy moddaning kristall panjarasi
Panjara tuzilishi ——————-→ Gegsaganal
Panjara parametrlari ——————-→ a=3,570 Å; c=5,84 Å
Boshqa xususiyatlar
Issiqlik o’tkazuvchanligi ——————-→ (300 K) 0,152 Vt/(m·K);
CAS raqami ——————-→7440-59-7
Emissiya spektri

Koinotda keng tarqalganligi va yengilligi bo'yicha u vodoroddan keyin ikkinchi o'rinni egallaydi . Uning qaynash harorati ma'lum bo'lgan moddalarning ichida eng past ko'rsatkichga ega.
Geliy tabiiy gazdan fraksiyonel distillash deb nomlangan past haroratli ajratish jarayoni bilan olinadi (Fraksiyonel distillash ).

Ishlatilish soxalari

Geliy sanoat va xalq xo'jaligida keng qo'llaniladi:

• metallurgiyada  toza metallni erish vaqtida  himoyalovchi vosita  sifatida ishlatiladi;

• oziq-ovqat sanoatida (E939 oziq-ovqat qo'shimchasi sifatida ro'yxatdan o'tgan) yoqilg'i va qadoqlash gazi sifatida;

• ultra past haroratni olish uchun sovutish suyuqligi sifatida (xususan, metallarni supero'tkazuvchi holatga o'tkazish uchun);

• aviatsiya kemalarini to'ldirish uchun (dirijabl va havo sharlari);

• chuqur sho'ng'in uchun nafas olish aralashmalarida;

• gaz chiqarish naychalarini to'ldirish uchun;

• ba'zi turdagi yadro reaktorlarida sovutish suyuqligi sifatida ;

• gaz xromatografiyasida tashuvchi sifatida ;

• geliy-neon lazerlarida ishlaydigan suyuqlikning tarkibiy qismi sifatida ;

• qattiq disklarning ba'zi zamonaviy modellarida plomba sifatida ;

• LED filamentlaridan issiqlikni samarali ravishda olib tashlaydigan LED filaman lampalarining kolbalarini to'ldirish uchun.

Bundan tashqari, nuklid ³He polarizator sifatida neytron tarqalish texnikasida pozitiv sezgir, shu jumladan, gaz neytron detektorlarining ishchi moddasi sifatida ishlatiladi. Geliy-3 ham termoyadroviy energiya uchun istiqbolli yoqilg'i hisoblanadi.

Geologiyada

Geliy geologlar uchun qulay ko'rsatkichdir . Geliyning yordami bilan yer yuzidagi chuqurlar aniqlash mumkin . Geliy, er qobig'ining yuqori qatlamini to'yingan radioaktiv elementlarning parchalanish mahsuloti sifatida yoriqlar orasidan o'tib, atmosferaga ko'tariladi. Bunday yoriqlar yaqinida va ayniqsa ularning kesishgan qismida geliy kontsentratsiyasi yuqori. Ushbu hodisa birinchi bo'lib Sovet geofizigi I. N. Yanitskiy tomonidan uran rudalarini qidirish paytida topilgan. Ushbu qonuniyat orqali yerning chuqur tuzilishini o'rganish va rangli va noyob metallarning rudalarini qidirishda foydalaniladi.

Geliy geotermik manbalarni aniqlash uchun ham ishlatilishi mumkin. Nashr etilgan tadqiqotlarga ko'ra, geliyning geotermal manbalar bo'yicha tuproq gazidagi kontsentratsiyasi 20-200 marta fon qiymatlarini oshiradi. Tuproq gazidagi geliy kontsentratsiyasining ko'tarilishi uran konlari borligini ko'rsatishi mumkin.

Harbiy sohada ishlatilishi

• Birinchi jahon urushi  - AQSh va Germaniyada harbiy havo kemalariga yonilg'i quyishda.

• 1930-1960-yillar - geliy emissiyasi uran rudalarini qidirishda ishlatilishi mumkin deb yanglishgan. M. Sklodowska-Kyuri bunga 1911 yildayoq qarshi chiqqan

• 1950-yillardan boshlab - raketalarning yoqilgi banklarni tozalashda.

• Astronomiyada

• Geliy sharafiga 1918 yilda kashf etilgan Asteroid (895) Gelio nomi berilgan.

Geliyning narxi

2009 yilda, gazsimon geliy uchun xususiy kompaniyalari narxlar oralig'ida 2,5 - 3 USD / m³  edi.

2019 yilda geliy narxi sezilarli darajada oshdi va tozaligi 99,995% bo'lgan gaz uchun 30-32 dollar / m³ ni tashkil qilmoqda.

Tarqalishi

Koinotda
Geliy koinotda vodoroddan keyin ikkinchi o'rinda turadi - massasi bo'yicha taxminan 23% . Biroq, bu element Yer yuzida kam uchraydi. Koinotdagi deyarli barcha geliylar Katta portlashdan keyingi bir necha daqiqada, birlamchi nukleosintez paytida hosil bo'lgan. Zamonaviy Koinotda deyarli barcha yangi geliylar yulduzlar ichki qismidagi vodoroddan termoyadro sintezi natijasida hosil bo'ladi.Yerda u og'ir elementlarning alfa parchalanishi natijasida hosil bo'ladi ( alfa parchalanishi paytida chiqadigan alfa zarralar geliy-4 yadrolaridir).
Alfa parchalanishida paydo bo'lgan va er qobig'ining jinslaridan chiqadigan geliyning bir qismi tabiiy gaz bilan ushlanib qolinadi, geliyning kontsentratsiyasi 7% va undan yuqori darajaga yetishi mumkin.
Yer qobig'ida
O'n sakkizinchi guruh doirasi bo'yicha geliy yer qobig'ida ikkinchi o'rinni egallaydi ( argondan keyin ).
Atmosferadagi geliyning miqdori ( toriy , uran va ularning qardosh radionuklidlarning parchalanishi natijasida hosil bo'lgan ) hajmi bo'yicha 5.27⋅10 -4 %, massasi bo'yicha 7.24⋅10 -5 % ni tashkil etadi. Geliy zahirasi atmosfera , litosfera va gidrosfera 5⋅10 14 m³ baholanmoqda. Geliy tabiiy gazlarda odatda hajmi bo'yicha 2% gacha geliy mavjud. Geliy miqdori 8-16% ga etadigan gazlarning to'planishi juda kam uchraydi.

Yerdagi materiyada geliyning o'rtacha miqdori 0,003 mg / kg yoki 0,003 g / t ni tashkil qiladi . Geliyning eng yuqori kontsentratsiyasi tarkibida uran, toriy va samariy bo'lgan minerallarda kuzatiladi. Masalan, kleveit , fergusonit , samarskit , gadolinit , monazit ( Hindiston va Braziliyadagi monazit qumlari ), torianit . Ushbu minerallarda geliy miqdori 0,8-3,5 l / kg ni tashkil qiladi, toryanitda esa 10,5 l / kg ga etadi. Ushbu geliy radiogen hisoblanadi va tarkibida faqat izotop ⁴H mavjud,
U uran, toriy va ularning qardosh radionuklidlarning alfa parchalanishi paytida chiqadigan alfa zarralaridan, shuningdek boshqa tabiiy alfa-faol elementlardan (samariy, gadoliniy va boshqalar) hosil bo'ladi.
2016 yilda Norvegiya va Buyuk Britaniya olimlari Tanzaniyaning Viktoriya ko'lida geliy konlarini topdilar. Mutaxassislarning taxminiy hisob-kitoblariga ko'ra, zaxiralar hajmi 1,5 milliard kubometrni tashkil etadi.

Rossiyadagi Sharqiy Sibir gaz konlarida geliyning muhim zaxiralari mavjud. Kovykta konidagi geliy zaxiralari 2,3 milliard kub metr, Chayandinskoye konida 1,4 milliard kubometr deb baholanmoqda.

Aniqlash

Geliyning sifatini emissiya spektrlarini tahlil qilish (587,56 nm va 388,86 nm xarakterli chiziqlar bilan), miqdorini — mass-spektrometrik va xomatografik tahlil usullari, shuningdek, fizik xususiyatlarni (zichlik, issiqlik o'tkazuvchanligi va boshqalar) o'lchashga asoslangan usullar bilan aniqlanadi.

Izotoplari

Tabiatda geliyning ikki xil barqaror izotopi mavjud. Birinchisi – ⁴He – mavjud geliyning 99,99986% miqdorini tashkil qiladi va qolgan, 0,00014% geliy ³He dan iborat. Shuningdek, geliyning 6 xil sun’iy olingan radioaktiv izotoplari haqida ma’lumot mavjud.

Fizik xossalari

Geliy – inert kimyoviy element. Oddiy modda shaklidagi geliy rangsiz, hidsiz, ta’msiz gaz bo‘lib, toksik emas. Me’yoriy sharoitlarda geliy bir atomli gaz ko‘rinishida bo‘ladi. Eng past qaynash nuqtasi (4,215 K) ga ega modda sanaladi. Qattiq modda shaklidagi geliyning faqat 25 atmosfera bosimi ostida olishga muvaffaq bo‘lishgan. Me’yoriy atmosfera bosimi sharoitida esa, hatto gipotetik mutlaq nol haroratda ham geliy qattiq holatga o‘tmasligi isbotlangan.

Kimyoviy xususiyatlari  

Geliy 18-guruhning ( inert gazlar ) va umuman butun davriy jadvalning kimyoviy faoligi passiv elementidir . Ko'pgina geliy birikmalari faqat gaz fazasida qo'zg'atilgan elektron holatlari barqaror va asosiy holati beqaror bo'lgan eksimer molekulalari deb ataladigan shaklda mavjud. Geliy diatomli He+2 molekulalarini hosil qiladi, ftorli HeF, xlorli HeCl ( eksimer molekulalari geliyning ftor yoki xlor bilan aralashmasida elektr zaryadsizlanishi yoki ultrabinafsha nurlanish ta'sirida hosil bo'ladi ) holida ham uchraydi.

Geliyning molekulyar He⁺² ionining bog'lanish energiyasi 58 kkal / mol , muvozanatli atomlar orasidagi  masofa 1.09 Å .

Geliyning LiHe  bo'lgan eksimer kimyoviy birikmasi mavjud.

Gaz fazasining xususiyatlari

Oddiy sharoitlarda geliy o'zini deyarli ideal gaz kabi tutadi . Har qanday sharoitda geliy monoatoli moddadir. Normal sharoitda, zichligi 0.17847 kg / m³ ,  issiqlik o'tkazuvchanlik 0,1437  Vt / (m K)  teng, boshqa barcha gazlar nisbatan yuqori, vodorod bundan mustasno, uning  issiqlik sig'imi juda yuqoridir(  p = 5.23 kJ ⁄ kg K ; taqqoslash uchun, H₂ 14.23  kJ ⁄ kg K ga teng ).

Geliy  toʻldirilgan turbadan elektr toki oʻtkazilganda turli rangdagi zaryadlar hosil boʻladi, turli xil bo'lishi turbada gazning bosimiga bogliq. Geliy oddiy ko'rinadigan nurda sariq spektr hosil qiladi. Bosimni pasayishi bilan bu ranglar oʻzgarib boradi.

Bu geliy spektrida spektrning infraqizil va ultrabinafsha qismlari orasidagi diapazonda joylashgan bir qator qator chiziqlar mavjudligidan kelib chiqadi. Spektrning ko'rinadigan qismida geliyning eng muhim chiziqlari 706,52 nm va 447,14 nm orasida yotadi. Bosimning pasayishi erkin elektron yo'lning ko'payishiga olib keladi  , ya'ni geliy atomlari bilan to'qnashganda uning energiyasini ko'payishiga olib keladi. Bu atomlarning yuqori energiya bilan qo'zg'aladigan holatga o'tishiga olib keladi, natijada spektral chiziqlar ko'rinadigan spektrning qizil rangidan binafsha chetiga o'tadi.

Kondensatsiyalangan fazaviy xususiyatlari

1908 yilda H. Kamerling-Onnes birinchi marta suyuq geliy olishga muvaffaq bo'ldi . Qattiq geliy faqat 25 atmosfera bosimi ostida taxminan 1 K haroratda olingan ( V. Keesom , 1926). Keesom shuningdek, 2,17 K haroratda geliy-4 fazali o'tish mavjudligini aniqladi ; u geliy-I va geliy-II ( 2,17 K dan past ) fazalarini nomladi . 1938 yilda P. L. Kapitsa geliy-II ning yopishqoqligi yo'qligini aniqladi ( ortiqcha suyuqlik hodisasi ). Supero'tkazuvchi geliy-3 faqat 0,0026 K dan past haroratlarda bo'ladi.

Olinishi

Sanoatda geliy tarkibidagi geliy tutgan tabiiy gazlardan olinadi (hozirgi kunda asosan tarkibida 0,1% dan ortiq geliy bo'lgan konlar ishlatilmoqda). Geliy boshqa gazlardan ajralib olinadi,  chunki u boshqa barcha gazlarga qaraganda ancha qiyin darajada suyulanqdi.

Geliyning dunyo zaxiralari 45,6 milliard m³ ni tashkil qiladi .

Dunyoda geliy ishlab chiqarishning asosiy qismi AQSh va Qatarga to'g'ri keladi ; 2015-yildan beri AQShning jahon ishlab chiqarish balansidagi ulushi 67% dan 56% gacha kamaydi va pasayishda davom etmoqda, Qatar va Jazoir bozorning mos ravishda 28% va 9% ni egallaydi.

2003 yilda geliy ishlab chiqarish dunyoda 110 million m³ ni tashkil etdi , shu jumladan AQShda - 87 million m³ , Jazoirda - 16 million m³ , Rossiyada - 6 million m³ dan ortiq , Polshada - taxminan 1 million m³.

Dunyo bo'ylab geliy iste'mol qilish hajmi yiliga taxminan 170 million m³ ni tashkil qiladi, Rossiyada talab 5 million m³ dan oshmaydi .

Rossiya o'zini ushbu gaz bilan ta'minlaydi. Gazli geliy tabiiy va neft gazlaridan olinadi; Ayni paytda geliy zavodi ООО «Газпром добыча Оренбург»  Orenburgda ishlab chiqariladi, Rossiya 2021 yildan boshlab geliyning eng yirik eksportchilaridan biriga aylanishni rejalashtirmoqda.

Transportda tashish

Gazli geliyni tashish uchun maxsus konteynerlarga joylashtirilgan jigarrang po'lat tsilindrlar ( GOST 949-73) ishlatiladi. Gazlarni tashish bo'yicha tegishli qoidalarga rioya qilgan holda istalgan avtotransport vositasidan foydalanish mumkin.

Suyuq geliyni tashish uchun 10, 25, 40, 250 va 500 litr hajmdagi och kulrang  STG-10, STG-25  tipli maxsus transport idish vositalaridan foydalaniladi. Agar ma'lum transport qoidalari bajarilgan bo'lsa, temir yo'l , avtomobil va boshqa transport turlaridan foydalanish mumkin . Suyuq geliy bo'lgan idishlar tik holda saqlanishi kerak.

Biologik ahamiyati

Geliyning biror biologik funksiyasi mavjudligi to‘g‘risida ma’lumotlar yo‘q. Boshqa inert gazlarda narkoz yuzaga keltirish xususiyati mavjud bo‘lgani bilan, me’yoriy atmosfera sharoitida geliy va neonda bunday xossa kuzatilmaydi. Agar bosim oshib ketsa va nafas olish havosi tarkibida geliy ko‘p bo‘lsa, odamda jizzakilik va asabiylik qo‘zg‘atadi. Geliy konsentratsiyasining haddan ziyod ortib ketishi esa kislorod yetishmovchiligini keltirib chiqaradi va nafas siqilishi bilan boshlanadigan qusish, bosh aylanishi, hushdan ketishgacha olib kelishi mumkin. Geliydan nafas olgan odamning ovozi dag‘al chiyildoq (o‘rdak ovoziga o‘xshash) bo‘lib qoladi.

Kashf etilish tarixi va nomining kelib chiqishi

Geliyni 1868-yilgi Quyosh tutilishi hodisasini kuzatgan astronom – Fransiyalik Pyer Jansen Quyosh xromosferasi va toji spektrini tahlil qilish asnosida, avvaldan fanga ma’lum bo‘lgan biror bir kimyoviy element spektriga muvofiq kelmaydigan yorqin sariq chiziqqa duch kelgan edi. Avvaliga, bu chiziq natriyning D chizig‘i deb o‘ylashgan. Lekin, uning natriyga mos kelmasligi tez orada ma’lum bo‘lgan. Jansen kuzatgan Quyosh tutilishi hodisasi 18-avgustda sodir bo‘lgan edi. Oradan ikki oy o‘tib, Angliyada yana bir astronom – Norman Lokyer ham Quyosh spektrini tahlil qilish mobaynida natriyning D₁ (589,59 nm) va D₂ (588,99 nm) Fraungofer chiziqlariga o‘ta yaqin bo‘lgan yana bir yorqin sariq chiziqni payqab qoladi va uni D₃ bilan belgilaydi.

Elementga «geliy» nomini ham aynan Lokyer taklif etgan. Qadimgi yunonchada ushbu so‘z «helios» tarzida yangragan va Quyosh degan ma’noni anglatgan. Ya’ni, element dastavval Quyoshdan aniqlangani sababli, unga «quyosh» ma’nosini bildiruvchi ushbu nom berilgan.

Oradan 27 yil o‘tib, ya’ni, 1895-yilda geliyni Yer sharoitida ham mavjudligi aniqlangan. U kashfiyot ingliz kimyogari Uilyam Ramzay tomonidan amalga oshirilgan bo‘lib, u kleveit mineralining parchalanishi jarayonida ajralib chiqayotgan gaz namunasini tekshirish chog‘ida, uning spektrida ham o‘sha yorqin sariq D₃ chiziq mavjudligini ko‘rib qolgan. Tajribani o‘sha paytdagi Angliya ilm-fanida eng kuchli spektroskopiya mutaxassisi bo‘lgan olim Uilyam Kurks ham takrorlab ko‘rib, aniqlangan chiziq haqiqatan ham geliyga tegishli ekanini isbotlagan.