सी हीलियम। हीलियम की खोज

हीलियम आवर्त सारणी के 18वें समूह की एक अक्रिय गैस है। यह हाइड्रोजन के बाद दूसरा सबसे हल्का तत्व है। हीलियम एक रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन गैस है जो -268.9 डिग्री सेल्सियस पर तरल हो जाती है। इसके क्वथनांक और हिमांक किसी अन्य ज्ञात पदार्थ के क्वथनांक से कम होते हैं। यह एकमात्र ऐसा तत्व है जो सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर ठंडा होने पर जमता नहीं है। हीलियम को 1 K पर जमने में 25 वायुमंडल लगते हैं।

डिस्कवरी इतिहास

हीलियम की खोज फ्रांसीसी खगोलशास्त्री पियरे जेन्सन ने सूर्य के आसपास के गैसीय वातावरण में की थी, जिसने 1868 में एक ग्रहण के दौरान सौर क्रोमोस्फीयर के स्पेक्ट्रम में एक चमकदार पीली रेखा की खोज की थी। यह रेखा मूल रूप से सोडियम तत्व का प्रतिनिधित्व करने के लिए सोचा गया था। उसी वर्ष, अंग्रेजी खगोलशास्त्री जोसेफ नॉर्मन लॉकयर ने सौर स्पेक्ट्रम में एक पीली रेखा देखी जो सोडियम की ज्ञात डी 1 और डी 2 लाइनों के अनुरूप नहीं थी, और इसलिए उन्होंने इसे डी 3 लाइन नाम दिया। लॉकर ने निष्कर्ष निकाला कि यह पृथ्वी पर अज्ञात सूर्य में एक पदार्थ के कारण हुआ था। उन्होंने और रसायनज्ञ एडवर्ड फ्रैंकलैंड ने तत्व का नाम रखने के लिए सूर्य के लिए ग्रीक नाम, हेलिओस का इस्तेमाल किया।

1895 में, ब्रिटिश रसायनज्ञ सर विलियम रामसे ने पृथ्वी पर हीलियम के अस्तित्व को साबित किया। उन्होंने यूरेनियम युक्त खनिज क्लीवेट का एक नमूना प्राप्त किया, और गर्म होने पर बनने वाली गैसों की जांच करने के बाद, उन्होंने पाया कि स्पेक्ट्रम में चमकदार पीली रेखा सूर्य के स्पेक्ट्रम में देखी गई डी 3 रेखा के साथ मेल खाती है। इस प्रकार, अंत में नया तत्व स्थापित किया गया था। 1903 में, रामसे और फ्रेडरिक सोड्डू ने निर्धारित किया कि हीलियम रेडियोधर्मी पदार्थों का एक स्वतःस्फूर्त क्षय उत्पाद है।

प्रकृति में वितरण

हीलियम ब्रह्मांड के पूरे द्रव्यमान का लगभग 23% बनाता है, और तत्व अंतरिक्ष में दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में है। यह तारों में केंद्रित है, जहां यह थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन से बनता है। यद्यपि हीलियम पृथ्वी के वायुमंडल में 1 भाग प्रति 200 हजार (5 पीपीएम) की सांद्रता में पाया जाता है और रेडियोधर्मी खनिजों, उल्कापिंड लोहा और खनिज स्प्रिंग्स में कम मात्रा में पाया जाता है, बड़ी मात्रा में तत्व संयुक्त राज्य में पाए जाते हैं ( विशेष रूप से टेक्सास, न्यूयॉर्क में) मेक्सिको, कान्सास, ओक्लाहोमा, एरिज़ोना और यूटा) प्राकृतिक गैस के एक घटक (7.6%) के रूप में। ऑस्ट्रेलिया, अल्जीरिया, पोलैंड, कतर और रूस में छोटे भंडार पाए गए हैं। पृथ्वी की पपड़ी में, हीलियम की सांद्रता लगभग 8 भाग प्रति बिलियन है।

आइसोटोप

प्रत्येक हीलियम परमाणु के नाभिक में दो प्रोटॉन होते हैं, लेकिन अन्य तत्वों की तरह इसमें भी समस्थानिक होते हैं। उनमें एक से छह न्यूट्रॉन होते हैं, इसलिए उनकी द्रव्यमान संख्या तीन से आठ तक होती है। स्थिर तत्व वे तत्व हैं जिनमें हीलियम का द्रव्यमान परमाणु संख्या 3 (3 He) और 4 (4 He) द्वारा निर्धारित किया जाता है। बाकी सभी रेडियोधर्मी हैं और अन्य पदार्थों में बहुत जल्दी क्षय हो जाते हैं। स्थलीय हीलियम ग्रह का मूल घटक नहीं है, यह रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप बनाया गया था। भारी रेडियोधर्मी पदार्थों के नाभिक द्वारा उत्सर्जित अल्फा कण 4 He समस्थानिक के नाभिक होते हैं। हीलियम वायुमंडल में बड़ी मात्रा में जमा नहीं होता है क्योंकि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण इतना मजबूत नहीं है कि इसे धीरे-धीरे अंतरिक्ष में जाने से रोक सके। पृथ्वी पर 3 He के निशान दुर्लभ तत्व हाइड्रोजन -3 (ट्रिटियम) के नकारात्मक बीटा क्षय द्वारा समझाया गया है। 4 वह स्थिर समस्थानिकों में सबसे आम है: परमाणुओं की संख्या का अनुपात 4 हे से 3 वह वायुमंडल में लगभग 700 हजार से 1 और कुछ हीलियम युक्त खनिजों में लगभग 7 मिलियन से 1 है।

हीलियम के भौतिक गुण

इस तत्व के क्वथनांक और गलनांक सबसे कम होते हैं। इस कारण से, चरम स्थितियों को छोड़कर हीलियम मौजूद है। गैसीय वह किसी भी अन्य गैस की तुलना में पानी में कम घुलता है, और ठोस के माध्यम से प्रसार की दर हवा की तीन गुना है। इसका अपवर्तनांक 1 के निकट आता है।

हीलियम की तापीय चालकता हाइड्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर है, और इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता असामान्य रूप से अधिक है। सामान्य तापमान पर, यह विस्तार के दौरान गर्म होता है, और 40 K से नीचे ठंडा हो जाता है। इसलिए, T . पर<40 K гелий можно превратить в жидкость путем расширения.

एक तत्व एक ढांकता हुआ है जब तक कि वह आयनित अवस्था में न हो। अन्य महान गैसों की तरह, हीलियम में मेटास्टेबल ऊर्जा स्तर होते हैं जो इसे विद्युत निर्वहन में आयनित रहने की अनुमति देते हैं जब वोल्टेज आयनीकरण क्षमता से नीचे रहता है।

हीलियम-4 इस मायने में अद्वितीय है कि इसके दो तरल रूप हैं। नियमित को हीलियम I कहा जाता है और यह 4.21 K (-268.9 °C) के क्वथनांक से लेकर लगभग 2.18 K (-271 °C) तक के तापमान पर मौजूद होता है। 2.18 K से नीचे, 4 He की तापीय चालकता तांबे की तुलना में 1000 गुना अधिक हो जाती है। इस रूप को सामान्य रूप से अलग करने के लिए हीलियम II कहा जाता है। यह सुपरफ्लुइड है: चिपचिपापन इतना कम है कि इसे मापा नहीं जा सकता। हीलियम II जो कुछ भी छूता है उसकी सतह पर एक पतली फिल्म में फैल जाता है, और यह फिल्म गुरुत्वाकर्षण के खिलाफ भी घर्षण के बिना बहती है।

कम प्रचुर मात्रा में हीलियम -3 तीन अलग-अलग तरल चरण बनाता है, जिनमें से दो सुपरफ्लुइड हैं। 1930 के दशक के मध्य में एक सोवियत भौतिक विज्ञानी द्वारा उनकी खोज की गई थी, और 3 में इसी घटना को पहली बार 1972 में संयुक्त राज्य अमेरिका के डगलस डी. ओशेरोव, डेविड एम. ली और रॉबर्ट एस रिचर्डसन ने देखा था।

0.8 K (-272.4 °C) से कम तापमान पर हीलियम -3 और -4 के दो समस्थानिकों का एक तरल मिश्रण दो परतों में विभाजित होता है - लगभग शुद्ध 3 He और 6% हीलियम -3 के साथ 4 He का मिश्रण। 3 He में 4 He का विघटन एक शीतलन प्रभाव के साथ होता है, जिसका उपयोग क्रायोस्टैट्स के डिजाइन में किया जाता है, जिसमें हीलियम का तापमान 0.01 K (-273.14 °C) से नीचे चला जाता है और इस तापमान पर कई दिनों तक बना रहता है।

सम्बन्ध

सामान्य परिस्थितियों में, हीलियम रासायनिक रूप से निष्क्रिय होता है। चरम स्थितियों में, आप ऐसे तत्व कनेक्शन बना सकते हैं जो सामान्य तापमान और दबाव पर स्थिर नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, हीलियम आयोडीन, टंगस्टन, फ्लोरीन, फास्फोरस और सल्फर के साथ यौगिक बना सकता है जब इलेक्ट्रॉनों के साथ या प्लाज्मा अवस्था में बमबारी होने पर विद्युत चमक निर्वहन के अधीन होता है। इस प्रकार, HeNe, HgHe 10 , WHe 2 और आणविक आयन He 2 + , He 2 ++ , HeH + और HeD + बनाए गए। इस तकनीक ने तटस्थ He 2 और HgHe अणुओं को प्राप्त करना भी संभव बना दिया।

प्लाज्मा

ब्रह्मांड में, आयनित हीलियम मुख्य रूप से वितरित किया जाता है, जिसके गुण आणविक हीलियम से काफी भिन्न होते हैं। इसके इलेक्ट्रॉन और प्रोटॉन बंधे नहीं हैं, और आंशिक रूप से आयनित अवस्था में भी इसकी विद्युत चालकता बहुत अधिक है। आवेशित कण चुंबकीय और विद्युत क्षेत्रों से अत्यधिक प्रभावित होते हैं। उदाहरण के लिए, सौर हवा में, हीलियम आयन, आयनित हाइड्रोजन के साथ, पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे ऑरोरा बोरेलिस होता है।

संयुक्त राज्य अमेरिका में जमा की खोज

1903 में डेक्सटर, कंसास में एक कुएं की ड्रिलिंग के बाद, गैर-ज्वलनशील गैस प्राप्त की गई थी। प्रारंभ में, यह ज्ञात नहीं था कि इसमें हीलियम है। कौन सी गैस मिली थी, यह राज्य के भूविज्ञानी इरास्मस हॉवर्थ द्वारा निर्धारित किया गया था, जिन्होंने इसके नमूने एकत्र किए और कैनसस विश्वविद्यालय में केमिस्ट कैडी हैमिल्टन और डेविड मैकफारलैंड की मदद से पाया कि इसमें 72% नाइट्रोजन, 15% मीथेन, 1% हाइड्रोजन है। और 12% की पहचान नहीं की गई थी। आगे के विश्लेषण के बाद, वैज्ञानिकों ने पाया कि नमूने का 1.84% हीलियम था। इसलिए उन्हें पता चला कि यह रासायनिक तत्व ग्रेट प्लेन्स की आंतों में भारी मात्रा में मौजूद है, जहां से इसे प्राकृतिक गैस से निकाला जा सकता है।

औद्योगिक उत्पादन

इसने संयुक्त राज्य अमेरिका को हीलियम उत्पादन में विश्व में अग्रणी बना दिया। सर रिचर्ड थ्रेलफॉल के सुझाव पर, अमेरिकी नौसेना ने प्रथम विश्व युद्ध के दौरान पदार्थ का उत्पादन करने के लिए तीन छोटे प्रयोगात्मक संयंत्रों को एक प्रकाश, गैर-ज्वलनशील उठाने वाली गैस के साथ बैराज गुब्बारे प्रदान करने के लिए वित्त पोषित किया। इस कार्यक्रम के तहत कुल 92% में से 5,700 मीटर 3 का उत्पादन किया गया था, हालांकि पहले केवल 100 लीटर से भी कम गैस का उत्पादन किया गया था। इस मात्रा का एक हिस्सा दुनिया की पहली हीलियम एयरशिप सी -7 में इस्तेमाल किया गया था, जिसने 7 दिसंबर, 1921 को हैम्पटन रोड्स से बोलिंग फील्ड के लिए अपनी पहली उड़ान भरी थी।

यद्यपि प्रथम विश्व युद्ध के दौरान महत्वपूर्ण होने के लिए कम तापमान वाली गैस द्रवीकरण प्रक्रिया पर्याप्त उन्नत नहीं थी, उत्पादन जारी रहा। हीलियम का उपयोग मुख्य रूप से विमान में लिफ्ट गैस के रूप में किया जाता था। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान इसकी मांग बढ़ी, जब इसका इस्तेमाल शील्ड आर्क वेल्डिंग में किया गया। मैनहट्टन परमाणु बम परियोजना में भी तत्व महत्वपूर्ण था।

यूएस नेशनल रिजर्व

1925 में, संयुक्त राज्य सरकार ने युद्ध के समय सैन्य हवाई पोत और शांति के समय में वाणिज्यिक हवाई पोत प्रदान करने के उद्देश्य से अमरिलो, टेक्सास में राष्ट्रीय हीलियम रिजर्व की स्थापना की। द्वितीय विश्व युद्ध के बाद गैस के उपयोग में गिरावट आई, लेकिन अन्य बातों के अलावा, अंतरिक्ष की दौड़ और शीत युद्ध के दौरान ऑक्सीहाइड्रोजन रॉकेट ईंधन के उत्पादन में इस्तेमाल होने वाले शीतलक के रूप में इसकी आपूर्ति प्रदान करने के लिए आपूर्ति में वृद्धि की गई थी। 1965 में यू.एस. हीलियम का उपयोग युद्ध के समय की अधिकतम खपत का आठ गुना था।

1960 के हीलियम अधिनियम के बाद से, खान ब्यूरो ने प्राकृतिक गैस से तत्व निकालने के लिए 5 निजी कंपनियों को अनुबंधित किया है। इस कार्यक्रम के लिए, इन संयंत्रों को अमरिलो, टेक्सास के पास आंशिक रूप से समाप्त सरकारी गैस क्षेत्र से जोड़ने के लिए 425 किलोमीटर की गैस पाइपलाइन का निर्माण किया गया था। हीलियम-नाइट्रोजन मिश्रण को एक भूमिगत भंडारण में पंप किया गया था और जब तक इसकी आवश्यकता नहीं थी तब तक वहीं रहा।

1995 तक, एक बिलियन क्यूबिक मीटर स्टॉक का निर्माण किया गया था और नेशनल रिजर्व 1.4 बिलियन डॉलर का कर्ज था, जिससे अमेरिकी कांग्रेस को 1996 में इसे चरणबद्ध करना पड़ा। 1996 में हीलियम निजीकरण कानून को अपनाने के बाद, प्राकृतिक संसाधन मंत्रालय ने 2005 में भंडारण सुविधा को समाप्त करना शुरू कर दिया।

शुद्धता और उत्पादन मात्रा

1945 से पहले उत्पादित हीलियम लगभग 98% शुद्ध था, शेष 2% नाइट्रोजन था, जो हवाई जहाजों के लिए पर्याप्त था। 1945 में, आर्क वेल्डिंग में उपयोग के लिए 99.9% गैस की एक छोटी मात्रा का उत्पादन किया गया था। 1949 तक, परिणामी तत्व की शुद्धता 99.995% तक पहुंच गई।

कई वर्षों तक, संयुक्त राज्य अमेरिका ने दुनिया के 90% से अधिक वाणिज्यिक हीलियम का उत्पादन किया। 2004 के बाद से, इसका सालाना 140 मिलियन एम 3 का उत्पादन किया गया है, जिनमें से 85% संयुक्त राज्य अमेरिका में उत्पादित किया जाता है, 10% अल्जीरिया में और बाकी रूस और पोलैंड में उत्पादित किया जाता है। दुनिया में हीलियम के मुख्य स्रोत टेक्सास, ओक्लाहोमा और कंसास के गैस क्षेत्र हैं।

प्राप्ति प्रक्रिया

हीलियम (शुद्धता 98.2%) कम तापमान और उच्च दबाव पर अन्य घटकों को द्रवीभूत करके प्राकृतिक गैस से अलग किया जाता है। ठंडा सक्रिय कार्बन के साथ अन्य गैसों का सोखना 99.995% की शुद्धता प्राप्त करता है। बड़े पैमाने पर हवा को द्रवीभूत करके हीलियम की एक छोटी मात्रा का उत्पादन किया जाता है। 900 टन वायु से लगभग 3.17 घन मीटर प्राप्त किया जा सकता है। गैस का मी.

अनुप्रयोग

नोबल गैस ने विभिन्न क्षेत्रों में आवेदन पाया है।

• हीलियम, जिसके गुण अति-निम्न तापमान प्राप्त करना संभव बनाते हैं, का उपयोग लार्ज हैड्रॉन कोलाइडर में शीतलन एजेंट के रूप में, एमआरआई मशीनों में सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट और परमाणु चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोमीटर, उपग्रह उपकरण, साथ ही अपोलो में ऑक्सीजन और हाइड्रोजन को द्रवीभूत करने के लिए किया जाता है। रॉकेट।
• ऑप्टिकल फाइबर और अर्धचालक के उत्पादन में एल्यूमीनियम और अन्य धातुओं की वेल्डिंग के लिए एक अक्रिय गैस के रूप में।
• रॉकेट इंजनों के ईंधन टैंकों में दबाव बनाने के लिए, विशेष रूप से वे जो तरल हाइड्रोजन पर काम करते हैं, क्योंकि हाइड्रोजन के तरल रहने पर केवल गैसीय हीलियम अपनी एकत्रीकरण की स्थिति को बरकरार रखता है);
• सुपरमार्केट में चेकआउट पर बारकोड को स्कैन करने के लिए He-Ne का उपयोग किया जाता है।
• हीलियम-आयन माइक्रोस्कोप एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप की तुलना में बेहतर चित्र बनाता है।
• इसकी उच्च पारगम्यता के कारण, लीक की जांच के लिए महान गैस का उपयोग किया जाता है, उदाहरण के लिए, कार एयर कंडीशनिंग सिस्टम, साथ ही साथ टक्कर में एयरबैग को जल्दी से फुलाएं।
• कम घनत्व आपको सजावटी गुब्बारों को हीलियम से भरने की अनुमति देता है। अक्रिय गैस ने हवाई जहाजों और गुब्बारों में विस्फोटक हाइड्रोजन की जगह ले ली है। उदाहरण के लिए, मौसम विज्ञान में हीलियम गुब्बारों का उपयोग मापने वाले उपकरणों को उठाने के लिए किया जाता है।
• क्रायोजेनिक तकनीक में, यह शीतलक के रूप में कार्य करता है, क्योंकि तरल अवस्था में इस रासायनिक तत्व का तापमान सबसे कम संभव है।
• हीलियम, जिसके गुण इसे ऑक्सीजन के साथ मिश्रित पानी (और रक्त) में कम प्रतिक्रियाशीलता और घुलनशीलता प्रदान करते हैं, ने स्कूबा डाइविंग और कैसॉन कार्य के लिए श्वास रचनाओं में आवेदन पाया है।
• इस तत्व के लिए उल्कापिंडों और चट्टानों का विश्लेषण उनकी उम्र निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

हीलियम: तत्व गुण

उसके मुख्य भौतिक गुण इस प्रकार हैं:

• परमाणु क्रमांक : 2.
• हीलियम परमाणु का आपेक्षिक द्रव्यमान: 4.0026।
• गलनांक: नहीं।
• क्वथनांक: -268.9 डिग्री सेल्सियस।
• घनत्व (1 एटीएम, 0 डिग्री सेल्सियस): 0.1785 ग्राम/पी।
• ऑक्सीकरण कहता है: 0.

हीलियम(अव्य। हीलियम), प्रतीक वह, आवधिक प्रणाली के समूह viii का एक रासायनिक तत्व, अक्रिय गैसों को संदर्भित करता है; क्रमांक 2, परमाणु द्रव्यमान 4.0026; रंगहीन और गंधहीन गैस। प्राकृतिक हाइड्रोजन में दो स्थिर समस्थानिक होते हैं: 3he और 4he (4he की सामग्री तेजी से प्रबल होती है)।

जी. की खोज सबसे पहले पृथ्वी पर नहीं, जहां इसकी बहुत कम है, बल्कि सूर्य के वातावरण में हुई थी। 1868 में फ्रांसीसी जे. जेन्सन और अंग्रेज जे.एन. लॉकयर ने स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से सौर प्रमुखताओं की संरचना का अध्ययन किया। उन्हें प्राप्त छवियों में एक चमकदार पीली रेखा (तथाकथित डी 3-लाइन) थी, जिसे उस समय ज्ञात किसी भी तत्व के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता था। 1871 में, लॉकयर ने सूर्य पर एक नए तत्व की उपस्थिति से इसकी उत्पत्ति की व्याख्या की, जिसे उन्होंने हीलियम (ग्रीक हेलिओस - सन से) कहा। जी. को पहली बार 1895 में अंग्रेज़ डब्ल्यू. रामसे द्वारा रेडियोधर्मी खनिज क्लीवेट से पृथ्वी पर पृथक किया गया था। क्लीवेट को गर्म करने के दौरान निकलने वाली गैस के स्पेक्ट्रम में भी यही रेखा दिखाई दी।

प्रकृति में हीलियम। पृथ्वी पर हाइड्रोजन दुर्लभ है: 1 m3 हवा में केवल 5.24 cm3 हाइड्रोजन होता है, और प्रत्येक किलोग्राम स्थलीय सामग्री में 0.003 mg हाइड्रोजन होता है। ब्रह्मांड में प्रसार के संदर्भ में, हाइड्रोजन हाइड्रोजन के बाद दूसरा स्थान लेता है: हाइड्रोजन लगभग 23% है। ब्रह्मांडीय द्रव्यमान।

पृथ्वी पर, हाइड्रोजन (अधिक सटीक रूप से, आइसोटोप 4he) यूरेनियम, थोरियम और अन्य रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय के दौरान लगातार बनता है (कुल मिलाकर, पृथ्वी की पपड़ी में लगभग 29 रेडियोधर्मी समस्थानिक होते हैं जो 4he का उत्पादन करते हैं)।

सभी भूविज्ञान का लगभग आधा पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित है, मुख्य रूप से इसके ग्रेनाइट खोल में, जो रेडियोधर्मी तत्वों के मुख्य भंडार को जमा करता है। पृथ्वी की पपड़ी में जी. की सामग्री छोटी है - वजन के हिसाब से 3 · 10-7%। जी। आंतों और तेलों में मुक्त गैस संचय में जमा होता है; इस तरह के जमा एक औद्योगिक पैमाने तक पहुंचते हैं। हाइड्रोजन की अधिकतम सांद्रता (10-13%) यूरेनियम खदानों से मुक्त गैस संचय और गैसों में और (20-25%) भूजल से अनायास निकली गैसों में पाई गई। गैस-असर वाली तलछटी चट्टानों की उम्र जितनी अधिक होती है और उनमें रेडियोधर्मी तत्वों की मात्रा जितनी अधिक होती है, प्राकृतिक गैसों की संरचना में हाइड्रोजन की मात्रा उतनी ही अधिक होती है। ज्वालामुखी गैसों को आमतौर पर जी की कम सामग्री की विशेषता होती है।

औद्योगिक पैमाने पर गैस का उत्पादन हाइड्रोकार्बन और नाइट्रोजन संरचना दोनों की प्राकृतिक और पेट्रोलियम गैसों से होता है। कच्चे माल की गुणवत्ता के अनुसार, हीलियम जमा में विभाजित हैं: समृद्ध (वह सामग्री> मात्रा द्वारा 0.5%); साधारण (0.10-0.50) और गरीब< 0,10). В СССР природный Г. содержится во многих нефтегазовых месторождениях. Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

किसी भी मूल के प्राकृतिक हाइड्रॉक्साइड में (वायुमंडलीय, प्राकृतिक गैसों से, रेडियोधर्मी खनिजों, उल्कापिंड, आदि से), 4he समस्थानिक प्रबल होता है। 3he की सामग्री आमतौर पर कम होती है (हाइड्रोक्लोरिक एसिड के स्रोत के आधार पर, यह 1.3 × 10–4 से 2 × 10–8% तक होती है), और केवल उल्कापिंडों से पृथक हाइड्रोजन में यह 17–31.5% तक पहुंचता है। रेडियोधर्मी क्षय के दौरान 4he के गठन की दर कम है: ग्रेनाइट के 1 टन में, उदाहरण के लिए, 3 ग्राम यूरेनियम और 15 ग्राम थोरियम, 1 मिलीग्राम हाइड्रोजन 7.9 मिलियन वर्षों में बनता है; हालाँकि, चूंकि यह प्रक्रिया लगातार आगे बढ़ती है, इसलिए पृथ्वी के अस्तित्व के दौरान यह सुनिश्चित करना चाहिए था कि वायुमंडल, स्थलमंडल और जलमंडल में हाइड्रॉक्साइड की सामग्री वर्तमान की तुलना में बहुत अधिक है (यह लगभग 5 x 1014 m3 है)। G. की इस तरह की कमी को वातावरण से इसके निरंतर वाष्पीकरण द्वारा समझाया गया है। गुरुत्वाकर्षण के हल्के परमाणु, वायुमंडल की ऊपरी परतों में गिरते हुए, धीरे-धीरे वहां ब्रह्मांडीय गति से अधिक गति प्राप्त कर लेते हैं और इस तरह पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण बलों को दूर करने की क्षमता प्राप्त कर लेते हैं। हाइड्रोक्लोरिक एसिड के एक साथ गठन और वाष्पीकरण इस तथ्य की ओर ले जाता है कि वातावरण में इसकी एकाग्रता व्यावहारिक रूप से स्थिर है।

3he समस्थानिक, विशेष रूप से, भारी हाइड्रोजन समस्थानिक - ट्रिटियम (T) के बीटा क्षय के दौरान वातावरण में बनता है, जो बदले में, वायु नाइट्रोजन के साथ ब्रह्मांडीय विकिरण न्यूट्रॉन की बातचीत के दौरान उत्पन्न होता है:

4he परमाणु के नाभिक (2 प्रोटॉन और 2 न्यूट्रॉन से मिलकर), जिसे अल्फा कण या हेलियन कहा जाता है, यौगिक नाभिकों में सबसे स्थिर होते हैं। 4he में न्यूक्लियंस (प्रोटॉन और न्यूट्रॉन) की बाध्यकारी ऊर्जा अन्य तत्वों (28.2937 MeV) के नाभिक की तुलना में अधिकतम मान रखती है; इसलिए, हाइड्रोजन नाभिक (प्रोटॉन) 1H से 4he नाभिक का निर्माण भारी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है। यह माना जाता है कि यह परमाणु प्रतिक्रिया: 41h = 4he + 2b + + 2n [एक साथ 4he के साथ, 2 पॉज़िट्रॉन (b +) और 2 न्यूट्रिनो (n) बनते हैं] सूर्य और इसी तरह के अन्य सितारों के लिए ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में कार्य करता है। इसके लिए। इस प्रक्रिया के लिए धन्यवाद, ब्रह्मांड में जी का बहुत महत्वपूर्ण भंडार जमा होता है।

भौतिक और रासायनिक गुण . सामान्य परिस्थितियों में, गैस एक मोनोआटोमिक गैस है, रंगहीन और गंधहीन। घनत्व 0.17846 g/l, tkip - 268.93°C. G. एकमात्र ऐसा तत्व है जो सामान्य दबाव में तरल अवस्था में जमता नहीं है, चाहे वह कितनी भी गहराई तक ठंडा क्यों न हो। तरल जिप्सम के ठोस 2.5 MN/m2 (25 पूर्वाह्न) में संक्रमण के लिए न्यूनतम दबाव, जबकि गलन -272.1°C है। तापीय चालकता (0 डिग्री सेल्सियस पर) 143.8 10-3 डब्ल्यू / सेमी (के। विभिन्न तरीकों से निर्धारित जी परमाणु की त्रिज्या, 0.85 से 1.33 तक होती है। 20 डिग्री सेल्सियस पर 1 लीटर पानी में, लगभग 8 8 एमएल जी। जी की प्राथमिक आयनीकरण ऊर्जा किसी भी अन्य तत्व की तुलना में अधिक है - 39.38 10-13 जे (24.58 ईवी), जी में कोई इलेक्ट्रॉन आत्मीयता नहीं है तरल जी, केवल 4he से मिलकर, कई अद्वितीय गुण प्रदर्शित करता है (नीचे देखें)।

अब तक, गैस के स्थिर रासायनिक यौगिकों को प्राप्त करने के प्रयास विफल रहे हैं (अक्रिय गैसें देखें)। डिस्चार्ज में he2+ आयन का अस्तित्व स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से सिद्ध हो गया था। 1967 में, सोवियत शोधकर्ता वी.पी. बोचिन, एन.वी. ज़ाकुरिन, और वी.के. कपिशेव ने फ्लोरीन, bf3, या ruf5 के साथ हाइड्रोजन की प्रतिक्रिया के कारण चाप निर्वहन के क्षेत्र में hef+, hef22+, और hef2+ आयनों के संश्लेषण की सूचना दी। गणना के अनुसार, hef+ आयन की वियोजन ऊर्जा 2.2 eV है।

रसीद और आवेदन। उद्योग में, हीलियम युक्त प्राकृतिक गैसों से गैस प्राप्त की जाती है (वर्तमान में> 0.1% गैस युक्त जमा का मुख्य रूप से शोषण किया जाता है)। जी. को अन्य गैसों से डीप कूलिंग की विधि द्वारा अलग किया जाता है, इस तथ्य का उपयोग करते हुए कि अन्य सभी गैसों की तुलना में द्रवीकरण करना अधिक कठिन है।

इसकी जड़ता के कारण, सक्रिय धातुओं के पिघलने, काटने और वेल्डिंग में एक सुरक्षात्मक वातावरण बनाने के लिए हाइड्रोजन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। G. एक अन्य अक्रिय गैस, आर्गन की तुलना में कम विद्युत प्रवाहकीय है, और इसलिए G के वातावरण में एक विद्युत चाप उच्च तापमान देता है, जो चाप वेल्डिंग की गति को काफी बढ़ा देता है। इसके कम घनत्व के कारण, इसकी ज्वलनशीलता के साथ मिलकर, समताप मंडल के गुब्बारों को भरने के लिए गैस का उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन की उच्च तापीय चालकता, इसकी रासायनिक जड़ता, और न्यूट्रॉन के साथ परमाणु प्रतिक्रिया में प्रवेश करने की बेहद कम क्षमता परमाणु रिएक्टरों को ठंडा करने के लिए हाइड्रोजन का उपयोग करना संभव बनाती है। लिक्विड जी पृथ्वी पर सबसे ठंडा तरल है और विभिन्न वैज्ञानिक अध्ययनों में रेफ्रिजरेंट के रूप में कार्य करता है। उनकी पूर्ण आयु निर्धारित करने के तरीकों में से एक रेडियोधर्मी खनिजों में रेडियोधर्मी खनिजों की सामग्री को निर्धारित करने पर आधारित है (जियोक्रोनोलॉजी देखें)। इस तथ्य के कारण कि हाइड्रोजन रक्त में बहुत खराब घुलनशील है, इसका उपयोग गोताखोरों द्वारा सांस लेने के लिए आपूर्ति की जाने वाली कृत्रिम हवा के एक अभिन्न अंग के रूप में किया जाता है (नाइट्रोजन को हाइड्रोजन के साथ बदलने से डीकंप्रेसन बीमारी की घटना को रोकता है)। अंतरिक्ष यान केबिन के वातावरण में गैस के उपयोग की संभावनाओं का भी अध्ययन किया जा रहा है।

एस। एस। बर्डोनोसोव, वी। पी। याकुत्सेनी।

हीलियम तरल। हाइड्रोजन परमाणुओं की अपेक्षाकृत कमजोर अंतःक्रिया इस तथ्य की ओर ले जाती है कि यह किसी भी अन्य गैस की तुलना में कम तापमान पर गैसीय रहता है। अधिकतम तापमान जिसके नीचे इसे द्रवित किया जा सकता है (इसका महत्वपूर्ण तापमान tk) 5.20 K है। तरल हाइड्रोजेल एकमात्र गैर-ठंड तरल है: सामान्य दबाव (चित्र 1) पर, हाइड्रोजेल मनमाने ढंग से कम तापमान पर तरल रहता है और केवल जम जाता है। 2.5 एमएन/एम2 (25 पूर्वाह्न) से अधिक दबाव।

तापमान tλ = 2.19 K और सामान्य दबाव पर, तरल हाइड्रोजेल दूसरे क्रम के चरण संक्रमण से गुजरता है। G. इस तापमान से ऊपर को He i, नीचे - He ii कहा जाता है। चरण संक्रमण तापमान पर, गर्मी क्षमता में एक विषम वृद्धि, हाइड्रोजनीकरण के घनत्व की तापमान निर्भरता की वक्र में एक किंक और अन्य विशिष्ट घटनाएं देखी जाती हैं।

1938 में, P. L. Kapitsa ने He ii में सुपरफ्लुइडिटी की खोज की - चिपचिपाहट के बिना व्यावहारिक रूप से बहने की क्षमता। इस घटना की व्याख्या एल डी लांडौ (1941) द्वारा तरल हाइड्रोथर्मल द्रव में तापीय गति की प्रकृति की क्वांटम-यांत्रिक अवधारणाओं के आधार पर दी गई थी।

कम तापमान पर, इस गति को प्राथमिक उत्तेजनाओं के तरल हाइड्रोडायनामिक्स में अस्तित्व के रूप में वर्णित किया गया है - ऊर्जा के साथ फोनन (ध्वनि क्वांटा) ई = एचवी (वी ध्वनि की आवृत्ति है, एच प्लैंक स्थिर है) और गति पी = ई / सी (सी = 240 मीटर/सेकंड - ध्वनि की गति)। फ़ोनों की संख्या और ऊर्जा बढ़ते तापमान T के साथ बढ़ती है। t> 0.6 K पर, उच्च ऊर्जा (रोटन) के साथ उत्तेजना दिखाई देती है, जिसके लिए e(p) निर्भरता अरेखीय है। फोनोन और रोटोन में गति होती है और इसलिए द्रव्यमान होता है। 1 सेमी के संदर्भ में, यह द्रव्यमान तथाकथित के घनत्व rn को निर्धारित करता है। तरल G के सामान्य घटक का। कम तापमान पर, rn T -> 0 पर शून्य हो जाता है। सामान्य घटक की गति, जैसे कि सामान्य गैस की गति में एक चिपचिपा चरित्र होता है। शेष तरल जी।, तथाकथित। सुपरफ्लुइड घटक, बिना घर्षण के चलता है; इसका घनत्व ps = p - pn है। T -> tλ pn -> pr पर, ताकि λ-बिंदु पर ps गायब हो जाए और अतिप्रवाहता गायब हो जाए (मैं एक साधारण चिपचिपा तरल नहीं है)।

इस प्रकार, द्रव G में भिन्न-भिन्न वेगों वाली दो गतियाँ एक साथ हो सकती हैं।

इन विचारों के आधार पर, कई देखे गए प्रभावों की व्याख्या करना संभव है: जब वह ii एक संकीर्ण केशिका के माध्यम से एक बर्तन से बाहर निकलता है, तो बर्तन में तापमान बढ़ जाता है, क्योंकि यह मुख्य रूप से सुपरफ्लुइड घटक है जो बहता है जो इसके साथ गर्मी नहीं लेता है (तथाकथित यांत्रिकी प्रभाव); जब He ii के साथ एक बंद केशिका के सिरों के बीच एक तापमान अंतर बनाया जाता है, तो उसमें गति होती है (थर्मोमैकेनिकल प्रभाव) - सुपरफ्लुइड घटक ठंडे छोर से गर्म वाले की ओर बढ़ता है और वहां यह सामान्य में बदल जाता है, जो आगे बढ़ता है , जबकि कुल प्रवाह अनुपस्थित है। द्रव G में दो प्रकार की ध्वनि का प्रसार हो सकता है - साधारण और तथाकथित। दूसरी ध्वनि। जब दूसरी ध्वनि उन जगहों पर फैलती है जहां सामान्य घटक केंद्रित होता है, तो सुपरफ्लुइड घटक दुर्लभ होता है।

उपरोक्त सभी साधारण हाइड्रोजन पर लागू होते हैं, जिसमें मुख्य रूप से 4he समस्थानिक होते हैं। दुर्लभ समस्थानिक 3he में क्वांटम गुण 4he से भिन्न होते हैं)। तरल 3he भी एक गैर-ठंड तरल (tk = 3.33 K) है, लेकिन सुपरफ्लुइड नहीं: 3he की चिपचिपाहट घटते तापमान के साथ अनिश्चित काल तक बढ़ जाती है।

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(पहला इलेक्ट्रॉन)

हीलियम- परमाणु संख्या 2 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली का दूसरा क्रमिक तत्व। यह आठवें समूह के मुख्य उपसमूह में स्थित है, आवधिक प्रणाली की पहली अवधि। आवर्त सारणी में अक्रिय गैसों के समूह के प्रमुख। प्रतीक द्वारा दर्शाया गया वह(हीलियम)। सरल पदार्थ हीलियम(सीएएस संख्या: 7440-59-7) रंग, स्वाद या गंध के बिना एक निष्क्रिय मोनोआटोमिक गैस है।

हीलियम ब्रह्मांड में सबसे आम तत्वों में से एक है, यह हाइड्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर है। हीलियम दूसरा सबसे हल्का (हाइड्रोजन के बाद) रासायनिक तत्व भी है।

हीलियम को प्राकृतिक गैस से निम्न-तापमान पृथक्करण प्रक्रिया, तथाकथित भिन्नात्मक आसवन द्वारा निकाला जाता है। आंशिक आसवनलेख आसवन में)।

हीलियम की खोज का इतिहास

18 अगस्त, 1868 को, फ्रांसीसी वैज्ञानिक पियरे जेनसेन ने भारतीय शहर गुंटूर में पूर्ण सूर्य ग्रहण के दौरान पहली बार सूर्य के क्रोमोस्फीयर का अध्ययन किया। जेन्सन ने स्पेक्ट्रोस्कोप को इस तरह से समायोजित करने में कामयाबी हासिल की कि न केवल ग्रहण के दौरान, बल्कि सामान्य दिनों में भी सौर कोरोना के स्पेक्ट्रम को देखा जा सके। अगले ही दिन, हाइड्रोजन लाइनों के साथ-साथ सौर प्रमुखता की स्पेक्ट्रोस्कोपी - नीली, नीली-हरी और लाल - ने एक बहुत ही चमकदार पीली रेखा का खुलासा किया, जिसे शुरू में जेन्सन और अन्य खगोलविदों ने लिया था जिन्होंने इसे डी लाइन के रूप में देखा था। सोडियम. जेन्सन ने तुरंत इस बारे में फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज को लिखा। इसके बाद, यह पाया गया कि सौर स्पेक्ट्रम में चमकीली पीली रेखा सोडियम रेखा से मेल नहीं खाती है और पहले से ज्ञात रासायनिक तत्वों में से किसी से संबंधित नहीं है।

दो महीने बाद, 20 अक्टूबर को, अंग्रेजी खगोलशास्त्री नॉर्मन लॉकयर ने अपने फ्रांसीसी सहयोगी के विकास के बारे में नहीं जानते हुए भी सौर स्पेक्ट्रम पर शोध किया। 588 एनएम (अधिक सटीक रूप से 587.56 एनएम) की तरंग दैर्ध्य के साथ एक अज्ञात पीली रेखा की खोज करने के बाद, उन्होंने इसे डी 3 नामित किया, क्योंकि यह फ्राउनहोफर लाइनों डी 1 (589.59 एनएम) और डी 2 (588.99 एनएम) सोडियम के बहुत करीब था। दो साल बाद, लॉकयर ने अंग्रेजी रसायनज्ञ एडवर्ड फ्रैंकलैंड के साथ, जिनके साथ उन्होंने काम किया, ने नए तत्व को "हीलियम" नाम देने का प्रस्ताव रखा। ήλιος - "रवि")।

यह दिलचस्प है कि जीन्सन और लॉकयर के पत्र उसी दिन - 24 अक्टूबर, 1868 को फ्रांसीसी विज्ञान अकादमी में पहुंचे, लेकिन चार दिन पहले उनके द्वारा लिखा गया लॉकयर का पत्र कई घंटे पहले आया। अगले दिन अकादमी की बैठक में दोनों पत्रों को पढ़ा गया। प्रमुखता का अध्ययन करने के लिए नई पद्धति के सम्मान में, फ्रांसीसी अकादमी ने एक पदक जीतने का फैसला किया। पदक के एक तरफ, जेन्सन और लॉकियर के चित्र एक लॉरेल की पार की गई शाखाओं के ऊपर उकेरे गए थे, और दूसरी ओर, पौराणिक सूर्य देवता अपोलो की एक छवि, जो चार घोड़ों के साथ रथ में पूरी गति से सरपट दौड़ रही थी।

1881 में, इतालवी लुइगी पामेरी ने ज्वालामुखी गैसों (फ्यूमरोल्स) में हीलियम की खोज पर एक रिपोर्ट प्रकाशित की। उन्होंने एक हल्के पीले तैलीय पदार्थ की जांच की जो वेसुवियस के क्रेटर के किनारों पर गैस जेट से बसे थे। पामिएरी ने इस ज्वालामुखी उत्पाद को बन्सन बर्नर की लौ में शांत किया और इस दौरान निकलने वाली गैसों के स्पेक्ट्रम का अवलोकन किया। वैज्ञानिक समुदाय ने अविश्वास के साथ इस संदेश का स्वागत किया, क्योंकि पामेरी ने अपने अनुभव को अस्पष्ट रूप से वर्णित किया। कई वर्षों बाद, फ्यूमरोल्स में वास्तव में हीलियम और आर्गन की थोड़ी मात्रा पाई गई।

इसकी प्रारंभिक खोज के 27 साल बाद ही, पृथ्वी पर हीलियम की खोज की गई थी - 1895 में, स्कॉटिश रसायनज्ञ विलियम रामसे ने खनिज क्लीवेट के अपघटन से प्राप्त गैस के एक नमूने की जांच की, इसके स्पेक्ट्रम में वही चमकीली पीली रेखा पाई गई जो पहले पाई गई थी। सौर स्पेक्ट्रम। नमूना अतिरिक्त अध्ययन के लिए प्रसिद्ध ब्रिटिश स्पेक्ट्रोस्कोपी वैज्ञानिक विलियम क्रुक्स को भेजा गया था, जिन्होंने पुष्टि की कि नमूने के स्पेक्ट्रम में देखी गई पीली रेखा हीलियम की डी 3 लाइन के साथ मेल खाती है। 23 मार्च, 1895 को, रामसे ने प्रसिद्ध रसायनज्ञ मार्सेलिन बर्थेलॉट के माध्यम से, लंदन की रॉयल सोसाइटी के साथ-साथ फ्रांसीसी अकादमी को पृथ्वी पर हीलियम की खोज के बारे में एक संदेश भेजा।

स्वीडिश रसायनज्ञ पी. क्लेव और एन. लेंगल नए तत्व के परमाणु भार को निर्धारित करने के लिए क्लेवेट से पर्याप्त गैस को अलग करने में सक्षम थे।

1896 में, हेनरिक कैसर, सिगबर्ट फ्रीडलैंडर और दो साल बाद एडवर्ड बेली ने अंततः वातावरण में हीलियम की उपस्थिति साबित कर दी।

रामसे से पहले भी, हीलियम को अमेरिकी रसायनज्ञ फ्रांसिस हिलेब्रांड द्वारा भी अलग किया गया था, लेकिन उन्होंने गलती से मान लिया था कि उन्हें नाइट्रोजन मिल गया था और रामसे को लिखे एक पत्र में उन्हें खोज प्राथमिकता के रूप में मान्यता दी गई थी।

विभिन्न पदार्थों और खनिजों की खोज करते हुए, रामसे ने पाया कि उनमें हीलियम यूरेनियम और थोरियम के साथ है। लेकिन बहुत बाद में, 1906 में, रदरफोर्ड और रॉयड्स ने स्थापित किया कि रेडियोधर्मी तत्वों के अल्फा कण हीलियम नाभिक हैं। इन अध्ययनों ने परमाणु की संरचना के आधुनिक सिद्धांत की शुरुआत को चिह्नित किया।

तापमान के एक फलन के रूप में तरल हीलियम की ताप क्षमता का ग्राफ

केवल 1908 में, डच भौतिक विज्ञानी हेइक कामरलिंग-ओन्स ने थ्रॉटलिंग (जूल-थॉमसन प्रभाव) द्वारा तरल हीलियम प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की, जब गैस को वैक्यूम के तहत तरल हाइड्रोजन उबलते हुए पूर्व-ठंडा किया गया था। ठोस हीलियम प्राप्त करने के प्रयास 0.71 के तापमान पर भी लंबे समय तक असफल रहे, जो कि जर्मन भौतिक विज्ञानी विलेम हेंड्रिक केसोम केमरलिंग-ओनेस के छात्र द्वारा हासिल किया गया था। केवल 1926 में, 35 एटीएम से ऊपर दबाव लागू करके और रेयरफैक्शन के तहत उबलते तरल हीलियम में संपीड़ित हीलियम को ठंडा करके, वह क्रिस्टल को अलग करने में सफल रहा।

1932 में, कीसोम ने तापमान के साथ तरल हीलियम की ताप क्षमता में परिवर्तन की प्रकृति की जांच की। उन्होंने पाया कि 2.19 के आसपास गर्मी क्षमता में धीमी और चिकनी वृद्धि को तेज गिरावट से बदल दिया जाता है और गर्मी क्षमता वक्र ग्रीक अक्षर का रूप ले लेता है λ (लैम्ब्डा)। इसलिए, जिस तापमान पर गर्मी क्षमता में उछाल आता है उसे सशर्त नाम "λ-बिंदु" दिया जाता है। इस बिंदु पर अधिक सटीक तापमान मान, जिसे बाद में स्थापित किया गया, 2.172 है। -बिंदु पर, तरल हीलियम के मूलभूत गुणों में गहरे और अचानक परिवर्तन होते हैं—तरल हीलियम के एक चरण को इस बिंदु पर दूसरे चरण में बदल दिया जाता है, और गुप्त गर्मी को छोड़े बिना; दूसरे क्रम का एक चरण संक्रमण होता है। -बिंदु के तापमान के ऊपर, एक तथाकथित होता है हीलियम-I, और उसके नीचे - हीलियम-II.

1938 में, सोवियत भौतिक विज्ञानी प्योत्र लियोनिदोविच कपित्सा ने तरल अतिप्रवाह की घटना की खोज की। हीलियम-II, जिसमें चिपचिपाहट गुणांक में तेज कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप हीलियम लगभग बिना घर्षण के बहता है। यहाँ उन्होंने इस घटना की खोज के बारे में अपनी एक रिपोर्ट में लिखा है:
... गर्मी की इतनी मात्रा जो वास्तव में स्थानांतरित की गई थी, भौतिक संभावनाओं से परे है कि एक शरीर, किसी भी भौतिक नियमों के अनुसार, ध्वनि की गति से गुणा की गई अपनी तापीय ऊर्जा से अधिक गर्मी स्थानांतरित नहीं कर सकता है। गर्मी चालन के सामान्य तंत्र के साथ, गर्मी को उस पैमाने पर स्थानांतरित नहीं किया जा सकता है जैसा कि देखा गया है। हमें एक और स्पष्टीकरण की तलाश करनी थी।
और ऊष्मीय चालन द्वारा ऊष्मा के हस्तांतरण की व्याख्या करने के बजाय, अर्थात, एक परमाणु से दूसरे परमाणु में ऊर्जा का स्थानांतरण, इसे और अधिक तुच्छ रूप से समझाया जा सकता है - संवहन द्वारा, पदार्थ में ही ऊष्मा का स्थानांतरण। क्या ऐसा नहीं होता है कि गर्म हीलियम ऊपर की ओर बढ़ता है, और ठंडा नीचे चला जाता है, गति में अंतर के कारण संवहन धाराएं उत्पन्न होती हैं, और इस प्रकार गर्मी हस्तांतरण होता है। लेकिन इसके लिए यह मान लेना जरूरी था कि हीलियम अपनी गति के दौरान बिना किसी प्रतिरोध के बहता है। हमारे पास पहले से ही एक मामला है जब बिजली एक कंडक्टर के साथ बिना किसी प्रतिरोध के चलती है। और मैंने तय किया कि हीलियम भी बिना किसी प्रतिरोध के चलता है, कि यह एक अति ताप-संचालक पदार्थ नहीं है, बल्कि एक अतिप्रवाह है। …
... अगर पानी की चिपचिपाहट 10 -2 पी है, तो यह पानी की तुलना में एक अरब गुना अधिक तरल है ...

नाम की उत्पत्ति

से ἥλιος - "सन" (हेलिओस)। जिज्ञासु तथ्य यह है कि तत्व के नाम पर, समाप्त होने वाले "-i", धातुओं की विशेषता का उपयोग किया गया था (लैटिन में "-उम" - "हीलियम"), क्योंकि लॉकर ने माना कि जिस तत्व की उन्होंने खोज की वह एक धातु था। अन्य महान गैसों के अनुरूप, इसे "हेलियन" ("हेलियन") नाम देना तर्कसंगत होगा। आधुनिक विज्ञान में, हीलियम के प्रकाश समस्थानिक के नाभिक को "हेलियन" नाम दिया गया है - हीलियम -3।

प्रसार

ब्रह्मांड में

हाइड्रोजन के बाद ब्रह्मांड में हीलियम दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में है - द्रव्यमान से लगभग 23%। हालांकि, हीलियम पृथ्वी पर दुर्लभ है। ब्रह्मांड में लगभग सभी हीलियम का निर्माण बिग बैंग के बाद पहले कुछ मिनटों में प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान हुआ था। आधुनिक ब्रह्मांड में, लगभग सभी नए हीलियम सितारों के अंदरूनी हिस्सों में हाइड्रोजन से थर्मोन्यूक्लियर संलयन के परिणामस्वरूप बनते हैं (प्रोटॉन-प्रोटॉन चक्र, कार्बन-नाइट्रोजन चक्र देखें)। पृथ्वी पर, यह भारी तत्वों के अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप बनता है (अल्फा क्षय के दौरान उत्सर्जित अल्फा कण हीलियम -4 नाभिक होते हैं)। हीलियम का एक हिस्सा जो अल्फा क्षय के दौरान उत्पन्न हुआ है और पृथ्वी की पपड़ी की चट्टानों से रिसता है, प्राकृतिक गैस द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जिसमें हीलियम की सांद्रता 7% और उससे अधिक तक पहुंच सकती है।

भूपर्पटी

आठवें समूह के भीतर हीलियमपृथ्वी की पपड़ी में सामग्री के मामले में, यह दूसरे स्थान पर (आर्गन के बाद) है।

स्थलीय पदार्थ में हीलियम की औसत सामग्री 3 g/t है। हीलियम की उच्चतम सांद्रता यूरेनियम, थोरियम और समैरियम युक्त खनिजों में देखी जाती है: क्लेवेट, फर्ग्यूसोनाइट, समरस्काइट, गैडोलाइट, मोनाजाइट (भारत और ब्राजील में मोनाज़ाइट रेत), थोरियनाइट। इन खनिजों में हीलियम की मात्रा 0.8-3.5 लीटर/किलोग्राम है, जबकि थोरियनाइट में यह 10.5 लीटर/किलोग्राम तक पहुंच जाता है।

हीलियम की परिभाषा

गुणात्मक रूप से, हीलियम का निर्धारण उत्सर्जन स्पेक्ट्रा (587.56 एनएम और 388.86 एनएम पर विशेषता रेखाएं) का विश्लेषण करके किया जाता है, मात्रात्मक रूप से मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक और क्रोमैटोग्राफिक विश्लेषण विधियों के साथ-साथ भौतिक गुणों (घनत्व, तापीय चालकता, आदि) को मापने के तरीकों पर आधारित होता है।

हीलियम के भौतिक गुण

हीलियम एक लगभग निष्क्रिय रासायनिक तत्व है।

सरल पदार्थ हीलियम गैर-विषाक्त, रंगहीन, गंधहीन और स्वादहीन होता है। सामान्य परिस्थितियों में, यह एक मोनोएटोमिक गैस है। इसका क्वथनांक ( टी= 4.215 फॉर 4 हे) सभी साधारण पदार्थों में सबसे छोटा है; ठोस हीलियम केवल 25 वायुमंडल से ऊपर के दबाव में प्राप्त किया गया था - वायुमंडलीय दबाव में यह पूर्ण शून्य के बेहद करीब तापमान पर भी ठोस चरण में नहीं जाता है। हीलियम के कुछ रासायनिक यौगिकों को बनाने के लिए चरम स्थितियां भी आवश्यक हैं, जो सभी सामान्य परिस्थितियों में अस्थिर हैं।

गैस चरण में गुण

हीलियम की वर्णक्रमीय रेखाएँ

सामान्य परिस्थितियों में हीलियम लगभग एक आदर्श गैस की तरह व्यवहार करता है। वास्तव में, सभी परिस्थितियों में, हीलियम एकपरमाणुक है। घनत्व 0.17847 किग्रा / मी³। इसकी तापीय चालकता (0.1437 W/(m K) N.C.) हाइड्रोजन को छोड़कर अन्य गैसों की तुलना में अधिक है, और इसकी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता अत्यंत उच्च है (c p = 5.23 kJ/(kg K) n.o. पर, तुलना के लिए - 14.23 kJ / (किलो के) एच 2 के लिए)।

हीलियम से भरी गैस डिस्चार्ज ट्यूब से बना तत्व प्रतीक

जब हीलियम से भरी ट्यूब में करंट प्रवाहित किया जाता है, तो विभिन्न रंगों का डिस्चार्ज देखा जाता है, जो मुख्य रूप से ट्यूब में गैस के दबाव पर निर्भर करता है। हीलियम का दृश्य प्रकाश स्पेक्ट्रम आमतौर पर पीले रंग का होता है। जैसे-जैसे दबाव कम होता है, रंग बदलते हैं - गुलाबी, नारंगी, पीला, चमकीला पीला, पीला-हरा और हरा। यह स्पेक्ट्रम के अवरक्त और पराबैंगनी भागों के बीच की सीमा में स्थित कई श्रृंखलाओं के हीलियम स्पेक्ट्रम में उपस्थिति के कारण है, स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में सबसे महत्वपूर्ण हीलियम लाइनें 706.52 एनएम और 447.14 एनएम के बीच स्थित हैं। दाब में कमी से इलेक्ट्रॉन के माध्य मुक्त पथ में वृद्धि होती है, अर्थात हीलियम परमाणुओं से टकराने पर उसकी ऊर्जा में वृद्धि होती है। यह परमाणुओं को एक उच्च ऊर्जा के साथ उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित करने की ओर ले जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वर्णक्रमीय रेखाएं अवरक्त से पराबैंगनी किनारे पर स्थानांतरित हो जाती हैं।

हीलियम किसी अन्य ज्ञात गैस की तुलना में पानी में कम घुलनशील है। इथेनॉल में - 2.8 (15 डिग्री सेल्सियस), 3.2 (25 डिग्री सेल्सियस) में 20 डिग्री सेल्सियस (9.78 डिग्री सेल्सियस पर 10.10, 80 डिग्री सेल्सियस) पर 1 लीटर पानी में लगभग 8.8 मिलीलीटर घुल जाता है। ठोस पदार्थों के माध्यम से इसकी प्रसार दर हवा की तुलना में तीन गुना और हाइड्रोजन की तुलना में लगभग 65% तेज है।

हीलियम का अपवर्तनांक किसी भी अन्य गैस की तुलना में एकता के अधिक निकट होता है। सामान्य परिवेश के तापमान पर इस गैस में एक नकारात्मक जूल-थॉमसन गुणांक होता है, जिसका अर्थ है कि जब इसे स्वतंत्र रूप से विस्तार करने की अनुमति दी जाती है तो यह गर्म हो जाता है। केवल जूल-थॉमसन उलटा तापमान (सामान्य दबाव पर लगभग 40 K) के नीचे ही यह मुक्त विस्तार के दौरान ठंडा हो जाता है। इस तापमान से नीचे ठंडा करने के बाद, विस्तार शीतलन द्वारा हीलियम को द्रवीभूत किया जा सकता है। इस तरह के शीतलन को एक विस्तारक का उपयोग करके किया जाता है।

संघनित चरणों के गुण

1908 में, एच. कामरलिंग-ओनेस पहली बार तरल हीलियम प्राप्त करने में सक्षम थे। ठोस हीलियम केवल 25 वायुमंडल के दबाव में लगभग 1 K (V. Keesom, 1926) के तापमान पर प्राप्त किया गया था। कीसोम ने 2.17K के तापमान पर हीलियम-4 (4He) के एक चरण संक्रमण की उपस्थिति की भी खोज की; चरण हीलियम-I और हीलियम-II (2.17K से नीचे) कहा जाता है। 1938 में, पी एल कपित्सा ने पाया कि हीलियम-द्वितीय में कोई चिपचिपापन नहीं है (अतिप्रवाह की घटना)। हीलियम -3 में, सुपरफ्लुइडिटी केवल 0.0026 K से नीचे के तापमान पर होती है। सुपरफ्लुइड हीलियम तथाकथित क्वांटम तरल पदार्थों के वर्ग से संबंधित है, जिनके मैक्रोस्कोपिक व्यवहार को केवल क्वांटम यांत्रिकी का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है। 2004 में, ठोस हीलियम की अतिप्रवाहता की खोज पर एक रिपोर्ट सामने आई, लेकिन इस घटना की व्याख्या पूरी तरह से समझ में नहीं आई है।

हीलियम के रासायनिक गुण

हीलियम आवर्त सारणी के आठवें समूह (अक्रिय गैसों) का सबसे कम रासायनिक रूप से सक्रिय तत्व है। कई हीलियम यौगिक तथाकथित एक्सीमर अणुओं के रूप में केवल गैस चरण में मौजूद होते हैं, जिसमें उत्तेजित इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएँ स्थिर होती हैं और जमीनी अवस्था अस्थिर होती है। हीलियम डायटोमिक अणु बनाता है He 2, फ्लोराइड HeF, क्लोराइड HeCl (एक्सीमर अणु हीलियम गैस और फ्लोरीन (क्लोरीन) के मिश्रण पर विद्युत निर्वहन या यूवी विकिरण की क्रिया से बनते हैं)।

हीलियम LiHe के रासायनिक यौगिक को जाना जाता है। (शायद LiHe 7 कनेक्शन का मतलब है)

हीलियम के समस्थानिक

प्राकृतिक हीलियम में दो स्थिर समस्थानिक होते हैं: 4 He (समस्थानिक बहुतायत - 99.99986%) और बहुत दुर्लभ 3 He (0.00014%; विभिन्न प्राकृतिक स्रोतों में हीलियम -3 की सामग्री काफी व्यापक रूप से भिन्न हो सकती है)। हीलियम के छह और कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक ज्ञात हैं।

हीलियम प्राप्त करना

उद्योग - रासायनिक तत्व हीलियमहीलियम युक्त प्राकृतिक गैसों से प्राप्त (वर्तमान में> 0.1% हीलियम युक्त जमा का मुख्य रूप से शोषण किया जाता है)। डीप कूलिंग द्वारा हीलियम को अन्य गैसों से अलग किया जाता है, इस तथ्य का उपयोग करते हुए कि अन्य सभी गैसों की तुलना में द्रवीकरण करना अधिक कठिन है। कई चरणों में थ्रॉटलिंग द्वारा शीतलन किया जाता है, इसे सीओ 2 और हाइड्रोकार्बन से साफ किया जाता है। परिणाम हीलियम, नियॉन और हाइड्रोजन का मिश्रण है। कच्चे हीलियम (आयतन द्वारा 70-90% हीलियम) को 650-800 K पर CuO का उपयोग करके हाइड्रोजन (4-5%) से शुद्ध किया जाता है। कच्चे हीलियम को N 2 के साथ वैक्यूम के तहत उबालने और सक्रिय पर अशुद्धियों के सोखने से अंतिम शुद्धिकरण प्राप्त किया जाता है। adsorbers में कार्बन, तरल N 2 से भी ठंडा किया जाता है। वे तकनीकी शुद्धता (वॉल्यूम हीलियम द्वारा 99.80%) और उच्च शुद्धता (99.985%) के हीलियम का उत्पादन करते हैं।

रूस में गैसीय हीलियम प्राकृतिक और पेट्रोलियम गैसों से प्राप्त किया जाता है। वर्तमान में, हीलियम को कम हीलियम सामग्री (मात्रा के अनुसार 0.055% तक) के साथ ऑरेनबर्ग में OOO Gazprom dobycha Orenburg के हीलियम संयंत्र में निकाला जाता है, इसलिए रूसी हीलियम की उच्च लागत होती है। हीलियम की उच्च सामग्री (0.15 से 1% तक) के साथ पूर्वी साइबेरिया के बड़े भंडार से प्राकृतिक गैसों का विकास और जटिल प्रसंस्करण एक तत्काल समस्या है, जिससे इसकी लागत में काफी कमी आएगी।

तरल हीलियम के परिवहन के लिए, क्रमशः 10, 25 और 40 लीटर की मात्रा के साथ हल्के भूरे रंग के एसटीजी -10, एसटीजी -25 और एसटीजी -40 जैसे विशेष परिवहन जहाजों का उपयोग किया जाता है। जब कुछ परिवहन नियमों को पूरा किया जाता है, तो रेल, सड़क और परिवहन के अन्य साधनों का उपयोग किया जा सकता है। तरल हीलियम वाले बर्तन आवश्यक रूप सेएक ईमानदार स्थिति में संग्रहित किया जाना चाहिए।

हीलियम अनुप्रयोग

हीलियम के अद्वितीय गुण व्यापक रूप से उद्योग और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था में उपयोग किए जाते हैं:
- धातु विज्ञान में शुद्ध धातुओं के गलाने के लिए एक सुरक्षात्मक अक्रिय गैस के रूप में
- खाद्य उद्योग में खाद्य योज्य के रूप में पंजीकृत E939, प्रणोदक और पैकेजिंग गैस के रूप में
- अति-निम्न तापमान प्राप्त करने के लिए रेफ्रिजरेंट के रूप में उपयोग किया जाता है (विशेष रूप से, धातुओं को अतिचालक अवस्था में स्थानांतरित करने के लिए)
- गुब्बारे भरने के लिए (हवाई पोत)
- गहरी गोताखोरी के लिए श्वास मिश्रण में (गोताखोरी के लिए सिलेंडर)
- मौसम संबंधी जांच के गुब्बारे और गोले भरने के लिए
— गैस डिस्चार्ज ट्यूब भरने के लिए
- कुछ प्रकार के परमाणु रिएक्टरों में शीतलक के रूप में
- गैस क्रोमैटोग्राफी में वाहक के रूप में
- पाइपलाइनों और बॉयलरों में लीक की खोज करने के लिए (हीलियम रिसाव डिटेक्टर देखें)
— हीलियम-नियॉन लेज़रों में काम कर रहे तरल पदार्थ के एक घटक के रूप में
- न्यूक्लाइड 3हेस्थिति-संवेदनशील न्यूट्रॉन डिटेक्टरों के लिए ध्रुवीकरण और भराव के रूप में न्यूट्रॉन स्कैटरिंग तकनीकों में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है
- न्यूक्लाइड 3हेथर्मोन्यूक्लियर ऊर्जा के लिए एक आशाजनक ईंधन है
- सामान्य वायु मिश्रण और हीलियम (सल्फर हेक्साफ्लोराइड के समान) के घनत्व में अंतर के कारण मुखर डोरियों (आवाज की बढ़ी हुई तानवाला का प्रभाव) के समय को बदलने के लिए

हीलियम की जैविक भूमिका

हीलियम कोई जैविक भूमिका नहीं निभाता है।

शारीरिक क्रिया

अक्रिय गैसों का शारीरिक प्रभाव होता है, जो शरीर पर उनके मादक प्रभाव में प्रकट होता है। सामान्य दबाव पर हीलियम (और नियॉन) का मादक प्रभाव प्रयोगों में दर्ज नहीं किया जाता है, जबकि दबाव में वृद्धि के साथ, "उच्च दबाव तंत्रिका सिंड्रोम" (एनएसवीडी) के लक्षण पहले दिखाई देते हैं।

2000 में, गैसीय हीलियम के लिए निजी कंपनियों की कीमतें 1.5 - 1.8 $/m³ . की सीमा में थीं
2009 में, गैसीय हीलियम की कीमतें 1,800-2,500 रूबल प्रति 6 वर्ग मीटर (40-लीटर बोतल) (सेंट पीटर्सबर्ग) की सीमा में थीं।

हीलियम पर अतिरिक्त जानकारी

हीलियम -3 हीलियम का एक हल्का, गैर-रेडियोधर्मी समस्थानिक है।
पोमेरेनचुक प्रभाव प्रकाश हीलियम समस्थानिक 3 के पिघलने (या जमने) की विषम प्रकृति है।

हीलियम, हीलियम, हे (2)
1868 में, फ्रांसीसी खगोलशास्त्री जेन्सन ने भारत में पूर्ण सूर्य ग्रहण देखा और सूर्य के क्रोमोस्फीयर का स्पेक्ट्रोस्कोपिक रूप से अध्ययन किया। उन्होंने सूर्य के स्पेक्ट्रम में एक चमकदार पीली रेखा पाई, जिसे उन्होंने D3 नामित किया, जो सोडियम की पीली D रेखा से मेल नहीं खाती। उसी समय, सूर्य के स्पेक्ट्रम में उसी रेखा को अंग्रेजी खगोलशास्त्री लॉकयर ने देखा, जिसने महसूस किया कि यह एक अज्ञात तत्व से संबंधित है। लॉकयर, फ्रैंकलैंड के साथ, जिसके लिए उन्होंने तब काम किया, ने नए तत्व हीलियम (ग्रीक से - हेलिओस, सूर्य) का नाम देने का फैसला किया। फिर "स्थलीय" उत्पादों के स्पेक्ट्रा में अन्य शोधकर्ताओं द्वारा एक नई पीली रेखा की खोज की गई; इसलिए, 1881 में, वेसुवियस के क्रेटर से लिए गए गैस के नमूने की जांच करते हुए इतालवी पामेरी ने इसकी खोज की।

यूरेनियम खनिजों की जांच करते हुए, रसायनज्ञ हिलेब्रांड ने पाया कि वे मजबूत सल्फ्यूरिक एसिड की क्रिया के तहत गैसों का उत्सर्जन करते हैं। हिलेब्रांड ने खुद सोचा था कि यह नाइट्रोजन है। रामसे, जिन्होंने हिलेब्रांड के संदेश की ओर ध्यान आकर्षित किया, ने एसिड के साथ खनिज क्लीवेट के उपचार के दौरान निकलने वाली गैसों का स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण किया। उन्होंने पाया कि गैसों में नाइट्रोजन, आर्गन और एक अज्ञात गैस होती है जो एक चमकदार पीली रेखा देती है। अपने निपटान में एक अच्छा पर्याप्त स्पेक्ट्रोस्कोप नहीं होने के कारण, रामसे ने नई गैस के नमूने क्रुक्स और लॉकर को भेजे, जिन्होंने जल्द ही गैस को हीलियम के रूप में पहचाना। उसी वर्ष, 1895 में, रामसे ने हीलियम को गैसों के मिश्रण से अलग किया; यह आर्गन की तरह रासायनिक रूप से निष्क्रिय निकला। इसके तुरंत बाद, लॉकयर, रनगे और पासचेन ने यह बयान दिया कि हीलियम में दो गैसों, ऑर्थोहेलियम और पैराहेलियम का मिश्रण होता है; उनमें से एक स्पेक्ट्रम की पीली रेखा देता है, दूसरा हरा। इस दूसरी गैस को उन्होंने ग्रीक - तारकीय से एस्टेरियम (एस्टेरियम) कहने का प्रस्ताव दिया। ट्रैवर्स के साथ मिलकर, रामसे ने इस कथन की जाँच की और साबित किया कि यह गलत है, क्योंकि हीलियम लाइन का रंग गैस के दबाव पर निर्भर करता है।

हीलियम(वह) एक अक्रिय गैस है, जो तत्वों की आवधिक प्रणाली का दूसरा तत्व है, साथ ही ब्रह्मांड में हल्कापन और व्यापकता के मामले में दूसरा तत्व है। यह साधारण पदार्थों से संबंधित है और मानक परिस्थितियों (मानक तापमान और दबाव) के तहत एक मोनोएटोमिक गैस है।

हीलियमकोई स्वाद, रंग, गंध नहीं है और इसमें विषाक्त पदार्थ नहीं होते हैं।

सभी साधारण पदार्थों में हीलियम का क्वथनांक सबसे कम होता है (T = 4.216 K)। वायुमंडलीय दबाव में, पूर्ण शून्य के करीब तापमान पर भी ठोस हीलियम प्राप्त करना असंभव है - एक ठोस रूप में जाने के लिए, हीलियम को 25 वायुमंडल से ऊपर के दबाव की आवश्यकता होती है। हीलियम के कुछ रासायनिक यौगिक हैं और ये सभी मानक परिस्थितियों में अस्थिर हैं।
प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले हीलियम में दो स्थिर समस्थानिक होते हैं, He और 4He। 4He आइसोटोप के लिए 99.99986% के साथ "ही" आइसोटोप बहुत दुर्लभ (आइसोटोप बहुतायत 0.00014%) है। प्राकृतिक के अलावा हीलियम के 6 कृत्रिम रेडियोधर्मी समस्थानिक भी ज्ञात हैं।
ब्रह्मांड में लगभग हर चीज की उपस्थिति, हीलियम, प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस थी जो बिग बैंग के बाद पहले मिनटों में हुई थी।
वर्तमान में, लगभग सभी हीलियमयह तारों के आंतरिक भाग में होने वाले थर्मोन्यूक्लियर फ्यूजन के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन से बनता है। हमारे ग्रह पर भारी तत्वों के अल्फा क्षय की प्रक्रिया में हीलियम का निर्माण होता है। हीलियम का वह हिस्सा जो पृथ्वी की पपड़ी के माध्यम से रिसने का प्रबंधन करता है, प्राकृतिक गैस के हिस्से के रूप में निकलता है और इसकी संरचना का 7% तक हो सकता है। क्या हाइलाइट करें हीलियमप्राकृतिक गैस से, भिन्नात्मक आसवन का उपयोग किया जाता है - तत्वों के निम्न-तापमान पृथक्करण की प्रक्रिया।

हीलियम की खोज का इतिहास

18 अगस्त, 1868 को पूर्ण सूर्य ग्रहण की उम्मीद थी। दुनिया भर के खगोलविद सक्रिय रूप से इस दिन की तैयारी कर रहे हैं। वे प्रमुखता के रहस्य को सुलझाने की आशा करते थे - सौर डिस्क के किनारों के साथ कुल सूर्य ग्रहण के समय दिखाई देने वाले चमकदार अनुमान। कुछ खगोलविदों का मानना ​​था कि प्रमुखता उच्च चंद्र पर्वत हैं, जो पूर्ण सूर्य ग्रहण के समय सूर्य की किरणों से प्रकाशित होते हैं; दूसरों ने सोचा कि प्रमुखता सूर्य पर ही पर्वत हैं; अभी भी अन्य लोगों ने सौर अनुमानों में सौर वातावरण के उग्र बादलों को देखा। बहुमत का मानना ​​​​था कि प्रमुखता एक ऑप्टिकल भ्रम से ज्यादा कुछ नहीं थी।

1851 में, यूरोप में देखे गए सूर्य ग्रहण के दौरान, जर्मन खगोलशास्त्री श्मिट ने न केवल सौर अनुमानों को देखा, बल्कि यह भी समझने में कामयाब रहे कि समय के साथ उनकी रूपरेखा बदल जाती है। अपनी टिप्पणियों के आधार पर, श्मिट ने निष्कर्ष निकाला कि प्रमुखता विशाल विस्फोटों द्वारा सौर वातावरण में निकाले गए गरमागरम गैस बादल हैं। हालांकि, श्मिट की टिप्पणियों के बाद भी, कई खगोलविदों ने अभी भी आग के किनारों को एक ऑप्टिकल भ्रम माना है।

18 जुलाई, 1860 के कुल ग्रहण के बाद ही, जो स्पेन में देखा गया था, जब कई खगोलविदों ने अपनी आंखों से सौर अनुमानों को देखा, और इतालवी सेकची और फ्रांसीसी डेलर न केवल स्केच करने में कामयाब रहे, बल्कि उनकी तस्वीर भी खींची, कोई नहीं प्रमुखताओं के अस्तित्व के बारे में कोई संदेह था।

1860 तक, एक स्पेक्ट्रोस्कोप का आविष्कार पहले ही हो चुका था - एक ऐसा उपकरण जो ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग को देखकर, शरीर की गुणात्मक संरचना को निर्धारित करने के लिए संभव बनाता है जिससे मनाया गया स्पेक्ट्रम प्राप्त होता है। हालांकि, सूर्य ग्रहण के दिन, किसी भी खगोलविद ने प्रमुखता के स्पेक्ट्रम को देखने के लिए स्पेक्ट्रोस्कोप का इस्तेमाल नहीं किया। जब ग्रहण समाप्त हो चुका था तब स्पेक्ट्रोस्कोप को याद किया गया था।

इसीलिए, 1868 के सूर्य ग्रहण की तैयारी करते हुए, प्रत्येक खगोलशास्त्री ने अवलोकन के लिए उपकरणों की सूची में एक स्पेक्ट्रोस्कोप को शामिल किया। एक प्रसिद्ध फ्रांसीसी वैज्ञानिक, जूल्स जेन्सन, इस उपकरण को नहीं भूले, जब वे प्रमुखता का निरीक्षण करने के लिए भारत गए, जहां खगोलविदों की गणना के अनुसार सूर्य ग्रहण देखने की स्थिति सबसे अच्छी थी।

जिस समय सूर्य की जगमगाती डिस्क पूरी तरह से चंद्रमा से ढकी हुई थी, जूल्स जेन्सन ने स्पेक्ट्रोस्कोप से जांच की कि सूर्य की सतह से निकलने वाली नारंगी-लाल लपटें, हाइड्रोजन की तीन परिचित रेखाओं के अलावा, स्पेक्ट्रम में देखी गईं। : लाल, हरा-नीला और नीला, एक नया, अपरिचित - चमकीला पीला। उस समय के रसायनज्ञों को ज्ञात किसी भी पदार्थ में स्पेक्ट्रम के उस हिस्से में ऐसी रेखा नहीं थी जहां जूल्स जेन्सन ने इसकी खोज की थी। वही खोज, लेकिन इंग्लैंड में घर पर, खगोलशास्त्री नॉर्मन लॉकयर द्वारा की गई थी।

25 अक्टूबर, 1868 को पेरिस एकेडमी ऑफ साइंसेज को दो पत्र मिले। एक, जो सूर्य ग्रहण के अगले दिन लिखा गया था, भारत के पूर्वी तट पर एक छोटे से शहर गुंटूर से जूल्स जानसेन से आया था; 20 अक्टूबर 1868 को एक अन्य पत्र इंग्लैंड से नॉर्मन लॉकयर का था।

प्राप्त पत्रों को पेरिस विज्ञान अकादमी के प्रोफेसरों की एक बैठक में पढ़ा गया। उनमें, जूल्स जेन्सन और नॉर्मन लॉकयर, एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से, एक ही "सौर पदार्थ" की खोज की सूचना दी। एक स्पेक्ट्रोस्कोप का उपयोग करके सूर्य की सतह पर पाए जाने वाले इस नए पदार्थ, लॉकयर ने "सूर्य" - "हेलिओस" के लिए ग्रीक शब्द से हीलियम को कॉल करने का प्रस्ताव रखा।

इस तरह के संयोग ने अकादमियों के प्रोफेसरों की वैज्ञानिक बैठक को आश्चर्यचकित कर दिया और साथ ही एक नए रासायनिक पदार्थ की खोज की वस्तुनिष्ठ प्रकृति की गवाही दी। सौर मशालों (प्रमुखता) के पदार्थ की खोज के सम्मान में, एक पदक खटखटाया गया। इस पदक के एक तरफ, जेनसेन और लॉकयर के चित्र उकेरे गए हैं, और दूसरी ओर, चार घोड़ों द्वारा खींचे गए रथ में प्राचीन यूनानी सूर्य देवता अपोलो की एक छवि है। रथ के नीचे फ्रेंच में एक शिलालेख था: "18 अगस्त, 1868 को सौर अनुमानों का विश्लेषण।"

1895 में, लंदन के रसायनज्ञ हेनरी मायर्स ने प्रसिद्ध अंग्रेजी भौतिक रसायनज्ञ विलियम रामसे का ध्यान भूविज्ञानी हिल्डेब्रांड के उस समय के भूले हुए लेख की ओर आकर्षित किया। इस लेख में, हिल्डेब्रांड ने तर्क दिया कि कुछ दुर्लभ खनिज, जब सल्फ्यूरिक एसिड में गरम किया जाता है, तो एक गैस निकलती है जो जलती नहीं है और दहन का समर्थन नहीं करती है। इन दुर्लभ खनिजों में क्लेवेट था, जो नॉर्वे में ध्रुवीय क्षेत्रों के प्रसिद्ध स्वीडिश खोजकर्ता नोर्डेन्सकील्ड द्वारा पाया गया था।

रामसे ने क्लेवेट में निहित गैस की प्रकृति की जांच करने का निर्णय लिया। लंदन में सभी रासायनिक दुकानों में, रामसे के सहायक केवल एक ग्राम बदनामी खरीदने में कामयाब रहे, इसके लिए केवल 3.5 शिलिंग का भुगतान किया। प्राप्त क्लीवेट की मात्रा से कई घन सेंटीमीटर गैस को अलग करने और अशुद्धियों से शुद्ध करने के बाद, रामसे ने एक स्पेक्ट्रोस्कोप से इसकी जांच की। परिणाम अप्रत्याशित था: क्लेवेट से निकलने वाली गैस निकली ... हीलियम!

अपनी खोज पर भरोसा न करते हुए, रामसे ने क्लीवेट से निकलने वाली गैस की जांच करने के अनुरोध के साथ, लंदन में वर्णक्रमीय विश्लेषण के तत्कालीन प्रमुख विशेषज्ञ विलियम क्रुक्स की ओर रुख किया।

बदमाशों ने गैस की जांच की। अध्ययन के परिणाम ने रामसे की खोज की पुष्टि की। इस तरह 23 मार्च, 1895 को पृथ्वी पर एक ऐसे पदार्थ की खोज हुई जो 27 साल पहले सूर्य पर पाया गया था। उसी दिन, रामसे ने अपनी खोज प्रकाशित की, एक संदेश रॉयल सोसाइटी ऑफ लंदन को और दूसरा प्रसिद्ध फ्रांसीसी रसायनज्ञ शिक्षाविद बर्थेलॉट को भेजा। बर्थेलॉट को लिखे एक पत्र में, रामसे ने अपनी खोज के बारे में पेरिस अकादमी के प्रोफेसरों की वैज्ञानिक बैठक को सूचित करने के लिए कहा।

रामसे के पंद्रह दिन बाद, स्वीडिश रसायनज्ञ लैंगली ने उनसे स्वतंत्र रूप से हीलियम को क्लेवेट से अलग किया और रामसे की तरह हीलियम की अपनी खोज की सूचना रसायनज्ञ बर्थेलॉट को दी।

तीसरी बार हवा में हीलियम की खोज की गई, जहां, रामसे के अनुसार, यह पृथ्वी पर विनाश और रासायनिक परिवर्तनों के दौरान दुर्लभ खनिजों (क्लीवेट, आदि) से आना चाहिए था।

कुछ खनिज झरनों के पानी में थोड़ी मात्रा में हीलियम भी पाया गया। इसलिए, उदाहरण के लिए, यह रामसे द्वारा पाइरेनीज़ में हीलिंग स्प्रिंग कोट्रे में पाया गया था, अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जॉन विलियम रेले ने इसे बाथ के प्रसिद्ध रिसॉर्ट में स्प्रिंग्स के पानी में पाया, जर्मन भौतिक विज्ञानी कैसर ने झरनों में हीलियम की खोज की ब्लैक फॉरेस्ट के पहाड़ों में। हालांकि, अधिकांश हीलियम कुछ खनिजों में पाया गया था। यह समरस्काइट, फर्ग्यूसोनाइट, कोलम्बाइट, मोनाजाइट और यूरेनिट में पाया जाता है। सीलोन द्वीप से खनिज थोरियनाइट में विशेष रूप से बड़ी मात्रा में हीलियम होता है। एक किलोग्राम थोरियनाइट को लाल-गर्म गर्म करने पर 10 लीटर हीलियम निकलता है।

जल्द ही यह स्थापित हो गया कि हीलियम केवल उन्हीं खनिजों में पाया जाता है जिनमें रेडियोधर्मी यूरेनियम और थोरियम होता है। कुछ रेडियोधर्मी तत्वों द्वारा उत्सर्जित अल्फा किरणें हीलियम परमाणुओं के नाभिक से अधिक कुछ नहीं हैं।

इतिहास से...

इसके असामान्य गुण विभिन्न उद्देश्यों के लिए हीलियम का व्यापक रूप से उपयोग करना संभव बनाते हैं। पहला, बिल्कुल तार्किक, इसकी लपट के आधार पर, गुब्बारों और हवाई जहाजों में उपयोग है। इसके अलावा, हाइड्रोजन के विपरीत, यह विस्फोटक नहीं है। हीलियम की इस संपत्ति का इस्तेमाल जर्मनों ने प्रथम विश्व युद्ध में लड़ाकू हवाई जहाजों पर किया था। इसका उपयोग करने का नुकसान यह है कि हीलियम से भरी हवाई पोत हाइड्रोजन की तरह ऊंची उड़ान नहीं भरेगी।

बड़े शहरों की बमबारी के लिए, मुख्य रूप से इंग्लैंड और फ्रांस की राजधानियों में, प्रथम विश्व युद्ध में जर्मन कमांड ने हवाई जहाजों (ज़ेपेलिन्स) का इस्तेमाल किया। उन्हें भरने के लिए हाइड्रोजन का इस्तेमाल किया गया था। इसलिए, उनके खिलाफ लड़ाई अपेक्षाकृत सरल थी: एक आग लगाने वाला प्रक्षेप्य जो हवाई पोत के खोल में गिर गया, हाइड्रोजन प्रज्वलित हुआ, जो तुरंत भड़क गया और उपकरण जल गया। प्रथम विश्व युद्ध के दौरान जर्मनी में निर्मित 123 हवाई जहाजों में से 40 आग लगाने वाले गोले से जल गए। लेकिन एक दिन ब्रिटिश सेना के जनरल स्टाफ को एक विशेष महत्व के संदेश से आश्चर्य हुआ। जर्मन टसेपेल्लिन पर आग लगाने वाले गोले के सीधे प्रहार से कोई परिणाम नहीं निकला। हवाई पोत आग की लपटों में नहीं फटा, लेकिन धीरे-धीरे किसी अज्ञात गैस से बहते हुए वापस उड़ गया।

सैन्य विशेषज्ञ हैरान थे और आग लगाने वाले प्रोजेक्टाइल से टसेपेल्लिन की गैर-ज्वलनशीलता के मुद्दे पर तत्काल और विस्तृत चर्चा के बावजूद, उन्हें आवश्यक स्पष्टीकरण नहीं मिला। पहेली को अंग्रेजी रसायनज्ञ रिचर्ड थ्रेलफॉल ने हल किया था। ब्रिटिश एडमिरल्टी को लिखे एक पत्र में उन्होंने लिखा: "... मेरा मानना ​​है कि जर्मनों ने बड़ी मात्रा में हीलियम निकालने के लिए किसी तरह का आविष्कार किया, और इस बार उन्होंने अपने ज़ेपेलिन के खोल को हाइड्रोजन से नहीं, बल्कि हीलियम से भर दिया। ..."

हालांकि, थ्रेलफॉल के तर्कों की दृढ़ता इस तथ्य से कम हो गई कि जर्मनी में हीलियम के कोई महत्वपूर्ण स्रोत नहीं थे। सच है, हीलियम हवा में निहित है, लेकिन यह वहां पर्याप्त नहीं है: एक घन मीटर हवा में केवल 5 घन सेंटीमीटर हीलियम होता है। लिंडे प्रणाली की रेफ्रिजरेटिंग मशीन, एक घंटे में कई सौ घन मीटर हवा को तरल में परिवर्तित करती है, इस दौरान 3 लीटर से अधिक हीलियम का उत्पादन नहीं कर सकती है।

प्रति घंटे 3 लीटर हीलियम! और टसेपेल्लिन को भरने के लिए आपको 5÷6 हजार क्यूबिक मीटर चाहिए। मी. हीलियम की इतनी मात्रा प्राप्त करने के लिए, एक लिंडे मशीन को लगभग दो सौ वर्षों तक बिना रुके काम करना पड़ा, ऐसी दो सौ मशीनें एक वर्ष में आवश्यक मात्रा में हीलियम देंगी। हीलियम के उत्पादन के लिए हवा को तरल में परिवर्तित करने के लिए 200 संयंत्रों का निर्माण आर्थिक रूप से बहुत लाभहीन और व्यावहारिक रूप से अर्थहीन है।

जर्मन रसायनज्ञों को हीलियम कहाँ से मिला?

यह मुद्दा, जैसा कि बाद में निकला, अपेक्षाकृत सरलता से हल किया गया था। युद्ध से बहुत पहले, भारत और ब्राजील को माल भेजने वाली जर्मन स्टीमशिप कंपनियों को निर्देश दिया गया था कि वे लौटने वाले स्टीमशिप को साधारण गिट्टी से नहीं, बल्कि मोनाजाइट रेत से लोड करें, जिसमें हीलियम होता है। इस प्रकार, "हीलियम कच्चे माल" का एक भंडार बनाया गया - लगभग 5 हजार टन मोनाजाइट रेत, जिसमें से ज़ेपेलिन के लिए हीलियम प्राप्त किया गया था। इसके अलावा, नौहेम खनिज वसंत के पानी से हीलियम निकाला गया, जिसने 70 घन मीटर तक दिया। हीलियम का मी दैनिक।

अग्निरोधक ज़ेपेलिन के साथ हुई घटना हीलियम की नई खोज के लिए प्रेरणा थी। रसायनज्ञ, भौतिक विज्ञानी, भूवैज्ञानिक हीलियम की गहन खोज करने लगे। यह अचानक बहुत मूल्यवान हो गया है। 1916 में, 1 क्यूबिक मीटर हीलियम की कीमत 200,000 सोने के रूबल, यानी 200 रूबल प्रति लीटर थी। यदि हम इस बात को ध्यान में रखते हैं कि एक लीटर हीलियम का वजन 0.18 ग्राम है, तो इसके 1 ग्राम की कीमत 1000 रूबल से अधिक है।

हीलियम व्यापारियों, सट्टेबाजों, स्टॉक एक्सचेंज डीलरों के शिकार की वस्तु बन गया है। अमेरिका में, कंसास राज्य में, पृथ्वी की आंतों से निकलने वाली प्राकृतिक गैसों में हीलियम महत्वपूर्ण मात्रा में पाया गया था, जहां अमेरिका के युद्ध में प्रवेश करने के बाद, फोर्ट वर्थ शहर के पास एक हीलियम संयंत्र बनाया गया था। लेकिन युद्ध समाप्त हो गया, हीलियम के भंडार अप्रयुक्त रहे, हीलियम की लागत में तेजी से गिरावट आई और 1918 के अंत में प्रति घन मीटर लगभग चार रूबल की राशि थी।

इस तरह की कठिनाई से निकाले गए हीलियम का उपयोग अमेरिकियों द्वारा केवल 1923 में शांतिपूर्ण शेनान्डाह हवाई पोत को भरने के लिए किया गया था। यह हीलियम से भरा दुनिया का पहला और एकमात्र एयर कार्गो-यात्री जहाज था। हालाँकि, उनका "जीवन" अल्पकालिक था। उसके जन्म के दो साल बाद, शेनान्डाह एक तूफान से नष्ट हो गया था। 55 हजार घन मीटर मी, लगभग पूरे विश्व में हीलियम की आपूर्ति, जो छह साल के लिए एकत्र की गई थी, केवल 30 मिनट तक चलने वाले तूफान के दौरान वातावरण में बिना किसी निशान के फैल गई।

हीलियम अनुप्रयोग

प्रकृति में हीलियम

अधिकतर स्थलीय हीलियमयूरेनियम -238, यूरेनियम -235, थोरियम और उनके क्षय के अस्थिर उत्पादों के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान बनता है। हीलियम की अतुलनीय रूप से छोटी मात्रा समैरियम-147 और बिस्मथ के धीमे क्षय से उत्पन्न होती है। ये सभी तत्व केवल हीलियम के भारी समस्थानिक को जन्म देते हैं - He 4, जिसके परमाणुओं को दो युग्मित इलेक्ट्रॉनों के एक खोल में दफन अल्फा कणों के अवशेष के रूप में माना जा सकता है - एक इलेक्ट्रॉन डबल में। प्रारंभिक भूवैज्ञानिक काल में, संभवतः अन्य प्राकृतिक रूप से रेडियोधर्मी तत्वों की श्रृंखला भी मौजूद थी जो पहले से ही पृथ्वी के चेहरे से गायब हो गए थे, ग्रह को हीलियम से संतृप्त कर रहे थे। उनमें से एक अब कृत्रिम रूप से निर्मित नेप्च्यूनियन श्रृंखला थी।

एक चट्टान या खनिज में फंसे हीलियम की मात्रा से, उनकी पूर्ण आयु का अंदाजा लगाया जा सकता है। ये माप रेडियोधर्मी क्षय के नियमों पर आधारित हैं: उदाहरण के लिए, 4.52 अरब वर्षों में यूरेनियम-238 का आधा हिस्सा बदल जाता है हीलियमऔर नेतृत्व।

हीलियमधीरे-धीरे पृथ्वी की पपड़ी में जमा हो जाता है। एक टन ग्रेनाइट, जिसमें 2 ग्राम यूरेनियम और 10 ग्राम थोरियम होता है, एक मिलियन वर्षों में केवल 0.09 मिलीग्राम हीलियम का उत्पादन करता है - आधा घन सेंटीमीटर। यूरेनियम और थोरियम से भरपूर बहुत कम खनिजों में हीलियम की काफी बड़ी मात्रा होती है - कुछ घन सेंटीमीटर हीलियम प्रति ग्राम। हालांकि, प्राकृतिक हीलियम उत्पादन में इन खनिजों का हिस्सा शून्य के करीब है, क्योंकि वे बहुत दुर्लभ हैं।

पृथ्वी पर थोड़ा हीलियम है: 1 मीटर 3 हवा में केवल 5.24 सेमी 3 हीलियम होता है, और प्रत्येक किलोग्राम स्थलीय सामग्री में 0.003 मिलीग्राम हीलियम होता है। लेकिन ब्रह्मांड में प्रसार के संदर्भ में, हीलियम हाइड्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर है: हीलियम ब्रह्मांडीय द्रव्यमान का लगभग 23% हिस्सा है। सभी हीलियम का लगभग आधा हिस्सा पृथ्वी की पपड़ी में केंद्रित है, मुख्य रूप से इसके ग्रेनाइट खोल में, जिसने रेडियोधर्मी तत्वों के मुख्य भंडार को जमा किया है। पृथ्वी की पपड़ी में हीलियम की सामग्री छोटी है - वजन के हिसाब से 3 x 10 -7%। हीलियम आंतों और तेलों में मुक्त गैस संचय में जमा होता है; इस तरह के जमा एक औद्योगिक पैमाने तक पहुंचते हैं। हीलियम (10-13%) की अधिकतम सांद्रता मुक्त गैस संचय और यूरेनियम खदानों की गैसों में और (20-25%) भूजल से अनायास निकलने वाली गैसों में पाई गई। गैस-असर वाली तलछटी चट्टानों की उम्र जितनी अधिक होती है और उनमें रेडियोधर्मी तत्वों की मात्रा जितनी अधिक होती है, प्राकृतिक गैसों की संरचना में उतनी ही अधिक हीलियम होती है।

हीलियम खनन

औद्योगिक पैमाने पर हीलियम का उत्पादन हाइड्रोकार्बन और नाइट्रोजन संरचना दोनों की प्राकृतिक और पेट्रोलियम गैसों से किया जाता है। कच्चे माल की गुणवत्ता के अनुसार, हीलियम जमा में विभाजित हैं: समृद्ध (वह सामग्री> मात्रा द्वारा 0.5%); साधारण (0.10-0.50) और गरीब< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

हीलियम का विश्व भंडार 45.6 बिलियन क्यूबिक मीटर है। बड़े भंडार संयुक्त राज्य अमेरिका (विश्व संसाधनों का 45%) में स्थित हैं, इसके बाद रूस (32%), अल्जीरिया (7%), कनाडा (7%) और चीन (4%) हैं।
संयुक्त राज्य अमेरिका हीलियम उत्पादन (प्रति वर्ष 140 मिलियन क्यूबिक मीटर) में भी आगे है, इसके बाद अल्जीरिया (16 मिलियन) का स्थान है।

रूस दुनिया में तीसरे स्थान पर है - प्रति वर्ष 6 मिलियन क्यूबिक मीटर। ऑरेनबर्ग हीलियम संयंत्र वर्तमान में हीलियम उत्पादन का एकमात्र घरेलू स्रोत है, और गैस का उत्पादन घट रहा है। इस संबंध में, पूर्वी साइबेरिया और सुदूर पूर्व में हीलियम (0.6%) की उच्च सांद्रता वाले गैस क्षेत्र विशेष महत्व के हैं। सबसे होनहारों में से एक है कोव्यक्त हा इरकुत्स्क क्षेत्र के उत्तर में स्थित ज़ोकोंडेनसेट क्षेत्र। विशेषज्ञों के अनुसार, इसमें दुनिया का लगभग 25% हिस्सा हैएक्स हीलियम भंडार।

संकेतक का नाम	हीलियम (ग्रेड ए) (टीयू 51-940-80 के अनुसार)	हीलियम (ग्रेड बी) (टीयू 51-940-80 के अनुसार)	उच्च शुद्धता का हीलियम, ग्रेड 5.5 (TU 0271-001-45905715-02 के अनुसार)	उच्च शुद्धता का हीलियम, ब्रांड 6.0 (TU 0271-001-45905715-02 के अनुसार)
हीलियम, कम नहीं
नाइट्रोजन, और नहीं
ऑक्सीजन + आर्गन
नियॉन, और नहीं
जल वाष्प, और नहीं
हाइड्रोकार्बन, और नहीं
CO2 + CO, और नहीं
हाइड्रोजन, और नहीं

सुरक्षा

- हीलियम गैर-विषाक्त, गैर-ज्वलनशील, गैर-विस्फोटक है
- हीलियम को किसी भी भीड़-भाड़ वाली जगहों पर इस्तेमाल करने की अनुमति है: संगीत समारोहों, प्रचारों, स्टेडियमों, दुकानों में।
- गैसीय हीलियम शारीरिक रूप से निष्क्रिय है और इससे मनुष्यों को कोई खतरा नहीं है।
- हीलियम पर्यावरण के लिए भी खतरनाक नहीं है, इसलिए सिलेंडर में इसके अवशेषों को बेअसर करने, उपयोग करने और खत्म करने की जरूरत नहीं है।
- हीलियम हवा की तुलना में बहुत हल्का होता है और पृथ्वी के वायुमंडल की ऊपरी परतों में बिखर जाता है।

हीलियम (टीयू 51-940-80 के अनुसार ग्रेड ए और बी)
तकनीकी नाम	हीलियम गैसीय
रासायनिक सूत्र
संयुक्त राष्ट्र संख्या
परिवहन खतरा वर्ग
भौतिक गुण
भौतिक अवस्था	सामान्य परिस्थितियों में - गैस
घनत्व, किग्रा / एम³	सामान्य परिस्थितियों में (101.3 केपीए, 20 सी), 1627
क्वथनांक, C 101.3 kPa . पर
तीसरे बिंदु का तापमान और उसका संतुलन दबाव C, (MPa)
पानी में घुलनशीलता	नाबालिग
आग और विस्फोट का खतरा	आग और विस्फोट प्रूफ
स्थायित्व और प्रतिक्रियात्मकता
स्थिरता	स्थिर
जेट	अक्रिय गैस
मानवीय खतरा
विषाक्त प्रभाव	गैर विषैले
पर्यावरण के लिए खतरा	पर्यावरण पर कोई हानिकारक प्रभाव नहीं है
सुविधाएँ	कोई भी साधन लागू होता है।

हीलियम का भंडारण और परिवहन

गैसीय हीलियम को परिवहन के सभी साधनों द्वारा परिवहन के एक विशिष्ट मोड पर माल की ढुलाई के नियमों के अनुसार ले जाया जा सकता है। परिवहन विशेष भूरे रंग के स्टील सिलेंडर और हीलियम कंटेनरों में किया जाता है। तरल हीलियम को 40, 10 और 25 लीटर की मात्रा के साथ एसटीजी -40, एसटीजी -10 और एसटीजी -25 जैसे परिवहन जहाजों में ले जाया जाता है।

तकनीकी गैसों वाले सिलेंडरों के परिवहन के नियम

रूसी संघ में खतरनाक सामानों का परिवहन निम्नलिखित दस्तावेजों द्वारा नियंत्रित किया जाता है:

1. "सड़क द्वारा खतरनाक माल के परिवहन के लिए नियम" (रूसी संघ के परिवहन मंत्रालय के आदेशों द्वारा संशोधित 11.06.1999 नंबर 37, 10.14.1999 नंबर 77; न्याय मंत्रालय के साथ पंजीकृत 18 दिसंबर, 1995 को रूसी संघ का, पंजीकरण संख्या 997)।

2. "यूरोपियन एग्रीमेंट ऑन द इंटरनेशनल कैरिज ऑफ डेंजरस गुड्स बाय रोड" (एडीआर), जिसे रूस ने 28 अप्रैल, 1994 को आधिकारिक रूप से स्वीकार किया (रूसी संघ की सरकार की डिक्री 03.02.1994 नंबर 76)।

3. "सड़क के नियम" (एसडीए 2006), अर्थात् अनुच्छेद 23.5, यह स्थापित करते हुए कि "कैरिज ... खतरनाक माल ... विशेष नियमों के अनुसार किया जाता है।"

4. "प्रशासनिक अपराधों पर रूसी संघ का कोड", अनुच्छेद 12.21 भाग 2, जिसमें से एक से की राशि में "ड्राइवरों पर प्रशासनिक जुर्माना" के रूप में खतरनाक सामानों के परिवहन के लिए नियमों के उल्लंघन के लिए दायित्व प्रदान करता है। एक से तीन महीने की अवधि के लिए न्यूनतम मजदूरी का तीन गुना या वाहन चलाने के अधिकार से वंचित करना; परिवहन के लिए जिम्मेदार अधिकारियों के लिए - न्यूनतम मजदूरी का दस से बीस गुना।

पैराग्राफ 1.2 के पैराग्राफ 3 के अनुसार, "नियम एक वाहन पर सीमित मात्रा में खतरनाक पदार्थों के परिवहन पर लागू नहीं होते हैं, जिसके परिवहन को गैर-खतरनाक माल के परिवहन के रूप में माना जा सकता है।" यह यह भी बताता है कि "खतरनाक माल की सीमित मात्रा को एक विशिष्ट प्रकार के खतरनाक माल के सुरक्षित परिवहन के लिए आवश्यकताओं में परिभाषित किया गया है। इसे निर्धारित करने में, खतरनाक सामानों के अंतर्राष्ट्रीय कैरिज पर यूरोपीय समझौते की आवश्यकताओं का उपयोग करना संभव है। (एडीआर)"। इस प्रकार, गैर-खतरनाक माल के रूप में परिवहन किए जा सकने वाले पदार्थों की अधिकतम मात्रा का प्रश्न एडीआर की धारा 1.1.3 के अध्ययन में कम हो जाता है, जो विभिन्न परिस्थितियों से जुड़े खतरनाक सामानों के परिवहन के लिए यूरोपीय नियमों से छूट स्थापित करता है।

इसलिए, उदाहरण के लिए, पैराग्राफ 1.1.3.1 के अनुसार "एडीआर के प्रावधान लागू नहीं होते हैं ... निजी व्यक्तियों द्वारा खतरनाक सामानों के परिवहन के लिए, जब ये सामान खुदरा बिक्री के लिए पैक किए जाते हैं और उनके व्यक्तिगत उपभोग के लिए अभिप्रेत हैं, उपयोग करें रोजमर्रा की जिंदगी, अवकाश या खेल में, बशर्ते कि सामान की सामान्य परिस्थितियों में सामग्री के किसी भी रिसाव को रोकने के लिए उपाय किए जाते हैं।"

हालांकि, खतरनाक सामानों की ढुलाई के नियमों द्वारा औपचारिक रूप से मान्यता प्राप्त छूटों का समूह एक परिवहन इकाई (खंड 1.1.3.6) में परिवहन की गई मात्रा से जुड़ी छूट है।

सभी गैसों को एडीआर वर्गीकरण के अनुसार पदार्थों के दूसरे वर्ग को सौंपा गया है। गैर-ज्वलनशील, गैर-जहरीली गैसें (समूह ए - तटस्थ और ओ - ऑक्सीकरण) 1000 इकाइयों की अधिकतम मात्रा सीमा के साथ तीसरी परिवहन श्रेणी से संबंधित हैं। ज्वलनशील (समूह एफ) - दूसरे से, 333 इकाइयों की अधिकतम सीमा के साथ। यहाँ "इकाई" से तात्पर्य एक बर्तन की क्षमता का 1 लीटर है जिसमें संपीड़ित गैस, या 1 किलो तरलीकृत या घुलित गैस है। इस प्रकार, एक परिवहन इकाई में एक गैर-खतरनाक कार्गो के रूप में परिवहन की जा सकने वाली गैसों की अधिकतम मात्रा इस प्रकार है:

हीलियम परमाणु संख्या 2 के साथ डी। आई। मेंडेलीव के रासायनिक तत्वों की आवधिक प्रणाली का दूसरा क्रमिक तत्व है। यह आठवें समूह के मुख्य उपसमूह में स्थित है, जो आवधिक प्रणाली की पहली अवधि है। आवर्त सारणी में अक्रिय गैसों के समूह के प्रमुख। इसे प्रतीक He (lat. हीलियम) द्वारा निरूपित किया जाता है। साधारण पदार्थ हीलियम (CAS संख्या: 7440-59-7) रंग, स्वाद या गंध के बिना एक अक्रिय मोनोआटोमिक गैस है। हीलियम ब्रह्मांड में सबसे प्रचुर तत्वों में से एक है, जो हाइड्रोजन के बाद दूसरे स्थान पर है। हीलियम दूसरा सबसे हल्का (हाइड्रोजन के बाद) रासायनिक तत्व भी है। हीलियम को प्राकृतिक गैस से निम्न-तापमान पृथक्करण प्रक्रिया द्वारा निकाला जाता है - तथाकथित भिन्नात्मक आसवन

18 अगस्त, 1868 को, फ्रांसीसी वैज्ञानिक पियरे जेनसेन ने भारतीय शहर गुंटूर में पूर्ण सूर्य ग्रहण के दौरान पहली बार सूर्य के क्रोमोस्फीयर का अध्ययन किया। जेन्सन ने स्पेक्ट्रोस्कोप को इस तरह से समायोजित करने में कामयाबी हासिल की कि न केवल ग्रहण के दौरान, बल्कि सामान्य दिनों में भी सौर कोरोना के स्पेक्ट्रम को देखा जा सके। अगले दिन, हाइड्रोजन लाइनों के साथ-साथ सौर प्रमुखता की स्पेक्ट्रोस्कोपी - नीला, हरा-नीला और लाल - ने एक बहुत ही चमकदार पीली रेखा का खुलासा किया, जिसे शुरू में जेन्सन और अन्य खगोलविदों द्वारा लिया गया था जिन्होंने इसे सोडियम डी लाइन के लिए देखा था। जेन्सन ने तुरंत इस बारे में फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज को लिखा। इसके बाद, यह पाया गया कि सौर स्पेक्ट्रम में चमकीली पीली रेखा सोडियम रेखा से मेल नहीं खाती है और पहले से ज्ञात रासायनिक तत्वों में से किसी से संबंधित नहीं है।

दो महीने बाद, 20 अक्टूबर को, अंग्रेजी खगोलशास्त्री नॉर्मन लॉकयर ने अपने फ्रांसीसी सहयोगी के विकास के बारे में नहीं जानते हुए भी सौर स्पेक्ट्रम पर शोध किया। 588 एनएम (अधिक सटीक रूप से 587.56 एनएम) की तरंग दैर्ध्य के साथ एक अज्ञात पीली रेखा की खोज करने के बाद, उन्होंने इसे डी 3 नामित किया, क्योंकि यह फ्राउनहोफर लाइनों डी 1 (589.59 एनएम) और डी 2 (588.99 एनएम) सोडियम के बहुत करीब था। दो साल बाद, लॉकयर ने अंग्रेजी रसायनज्ञ एडवर्ड फ्रैंकलैंड के साथ, जिनके साथ उन्होंने काम किया, ने नए तत्व को "हीलियम" (अन्य ग्रीक ἥλιος - "सूर्य" से) नाम देने का प्रस्ताव दिया।

दिलचस्प बात यह है कि जीन्सन और लॉकयर के पत्र एक ही दिन 24 अक्टूबर, 1868 को फ्रेंच एकेडमी ऑफ साइंसेज में पहुंचे, लेकिन चार दिन पहले लिखा गया लॉकयर का पत्र कई घंटे पहले आया। अगले दिन अकादमी की बैठक में दोनों पत्रों को पढ़ा गया। प्रमुखता का अध्ययन करने के लिए नई पद्धति के सम्मान में, फ्रांसीसी अकादमी ने एक पदक जीतने का फैसला किया। पदक के एक तरफ, जेनसेन और लॉकयर के चित्रों को पार की गई लॉरेल शाखाओं पर उकेरा गया था, और दूसरी ओर, पौराणिक सूर्य देवता अपोलो की एक छवि, जो चार घोड़ों के साथ पूरी गति से सरपट दौड़ते हुए रथ पर शासन कर रही थी।

1881 में, इतालवी लुइगी पामेरी ने ज्वालामुखी गैसों (फ्यूमरोल्स) में हीलियम की खोज पर एक रिपोर्ट प्रकाशित की। उन्होंने एक हल्के पीले तैलीय पदार्थ की जांच की जो वेसुवियस के क्रेटर के किनारों पर गैस जेट से बसे थे। पामिएरी ने इस ज्वालामुखी उत्पाद को बन्सन बर्नर की लौ में शांत किया और इस दौरान निकलने वाली गैसों के स्पेक्ट्रम का अवलोकन किया। वैज्ञानिक समुदाय ने अविश्वास के साथ इस संदेश का स्वागत किया, क्योंकि पामेरी ने अपने अनुभव को अस्पष्ट रूप से वर्णित किया। कई वर्षों बाद, फ्यूमरोल्स में वास्तव में हीलियम और आर्गन की थोड़ी मात्रा पाई गई।

इसकी प्रारंभिक खोज के 27 साल बाद ही, पृथ्वी पर हीलियम की खोज की गई थी - 1895 में, स्कॉटिश रसायनज्ञ विलियम रामसे ने खनिज क्लीवेट के अपघटन से प्राप्त गैस के एक नमूने की जांच की, इसके स्पेक्ट्रम में वही चमकीली पीली रेखा पाई गई जो पहले पाई गई थी। सौर स्पेक्ट्रम। नमूना अतिरिक्त अध्ययन के लिए प्रसिद्ध अंग्रेजी स्पेक्ट्रोस्कोपी वैज्ञानिक विलियम क्रुक्स को भेजा गया था, जिन्होंने पुष्टि की कि नमूने के स्पेक्ट्रम में देखी गई पीली रेखा हीलियम की डी 3 लाइन के साथ मेल खाती है। 23 मार्च, 1895 को, रामसे ने प्रसिद्ध रसायनज्ञ मार्सेलिन बर्थेलॉट के माध्यम से, लंदन की रॉयल सोसाइटी के साथ-साथ फ्रांसीसी अकादमी को पृथ्वी पर हीलियम की खोज के बारे में एक संदेश भेजा।

1896 में, हेनरिक कैसर, सिगबर्ट फ्रीडलैंडर और दो साल बाद एडवर्ड बेली ने अंततः वातावरण में हीलियम की उपस्थिति साबित कर दी।

रामसे से पहले भी, हीलियम को अमेरिकी रसायनज्ञ फ्रांसिस हिलेब्रांड द्वारा भी अलग किया गया था, लेकिन उन्होंने गलती से मान लिया था कि उन्हें नाइट्रोजन मिल गया था और रामसे को लिखे एक पत्र में उन्हें खोज प्राथमिकता के रूप में मान्यता दी गई थी।
विभिन्न पदार्थों और खनिजों की जांच करते हुए, रामसे ने पाया कि उनमें हीलियम यूरेनियम और थोरियम के साथ है। लेकिन बहुत बाद में, 1906 में, रदरफोर्ड और रॉयड्स ने स्थापित किया कि रेडियोधर्मी तत्वों के अल्फा कण हीलियम नाभिक हैं। इन अध्ययनों ने परमाणु की संरचना के आधुनिक सिद्धांत की शुरुआत को चिह्नित किया।

केवल 1908 में, डच भौतिक विज्ञानी हेइक कामरलिंग-ओन्स ने थ्रॉटलिंग (जूल-थॉमसन प्रभाव देखें) द्वारा तरल हीलियम प्राप्त करने में कामयाबी हासिल की, जब गैस को वैक्यूम के तहत तरल हाइड्रोजन उबलते हुए पूर्व-ठंडा किया गया था। ठोस हीलियम प्राप्त करने के प्रयास 0.71 K के तापमान पर भी लंबे समय तक असफल रहे, जो कि जर्मन भौतिक विज्ञानी विलेम हेंड्रिक कीसोम केमरलिंग-ओन्स के छात्र द्वारा हासिल किया गया था। केवल 1926 में, 35 एटीएम से ऊपर दबाव लागू करके और रेयरफैक्शन के तहत उबलते तरल हीलियम में संपीड़ित हीलियम को ठंडा करके, वह क्रिस्टल को अलग करने में सफल रहा।

1932 में, कीसोम ने तापमान के साथ तरल हीलियम की ताप क्षमता में परिवर्तन की प्रकृति की जांच की। उन्होंने पाया कि 2.19 K के आसपास, गर्मी क्षमता में धीमी और चिकनी वृद्धि को तेज गिरावट से बदल दिया जाता है, और गर्मी क्षमता वक्र ग्रीक अक्षर λ (लैम्ब्डा) का रूप ले लेता है। इसलिए, जिस तापमान पर गर्मी क्षमता में उछाल आता है उसे सशर्त नाम "λ-बिंदु" दिया जाता है। इस बिंदु पर अधिक सटीक तापमान मान, बाद में स्थापित किया गया, 2.172 K है। गुप्त गर्मी की रिहाई; दूसरे क्रम का एक चरण संक्रमण होता है। -बिंदु के तापमान के ऊपर तथाकथित हीलियम-I होता है, और इसके नीचे - हीलियम-II होता है।

1938 में, सोवियत भौतिक विज्ञानी प्योत्र लियोनिदोविच कपित्सा ने तरल हीलियम- II की सुपरफ्लुइडिटी की घटना की खोज की, जिसमें चिपचिपाहट गुणांक में तेज कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप हीलियम लगभग बिना घर्षण के बहता है। यहाँ उन्होंने इस घटना की खोज के बारे में अपनी एक रिपोर्ट में लिखा है।

नाम की उत्पत्ति

ग्रीक से। - "सूर्य" (हेलिओस देखें)। यह उत्सुक है कि धातुओं की विशेषता समाप्त होने वाली "-i" का उपयोग तत्व के नाम पर किया गया था (लैटिन में "-उम" - "हीलियम"), क्योंकि लॉकर ने माना कि जिस तत्व की उन्होंने खोज की वह एक धातु था। अन्य महान गैसों के अनुरूप, इसे "हेलियन" ("हेलियन") नाम देना तर्कसंगत होगा। आधुनिक विज्ञान में, हीलियम के प्रकाश समस्थानिक के नाभिक को "हेलियन" नाम दिया गया है - हीलियम -3।

प्रसार

ब्रह्मांड में
हाइड्रोजन के बाद ब्रह्मांड में हीलियम दूसरा सबसे प्रचुर मात्रा में है - द्रव्यमान से लगभग 23%। हालांकि, हीलियम पृथ्वी पर दुर्लभ है। ब्रह्मांड में लगभग सभी हीलियम का निर्माण बिग बैंग के बाद पहले कुछ मिनटों में प्राथमिक न्यूक्लियोसिंथेसिस के दौरान हुआ था। आधुनिक ब्रह्मांड में, लगभग सभी नए हीलियम सितारों के अंदरूनी हिस्सों में हाइड्रोजन से थर्मोन्यूक्लियर संलयन के परिणामस्वरूप बनते हैं (प्रोटॉन-प्रोटॉन चक्र, कार्बन-नाइट्रोजन चक्र देखें)। पृथ्वी पर, यह भारी तत्वों के अल्फा क्षय के परिणामस्वरूप बनता है (अल्फा क्षय के दौरान उत्सर्जित अल्फा कण हीलियम -4 नाभिक होते हैं)। हीलियम का एक हिस्सा जो अल्फा क्षय के दौरान उत्पन्न हुआ और पृथ्वी की पपड़ी की चट्टानों से रिसता है, प्राकृतिक गैस द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जिसमें हीलियम की सांद्रता 7% और उससे अधिक तक पहुंच सकती है।

भूपर्पटी
आठवें समूह के ढांचे के भीतर, हीलियम पृथ्वी की पपड़ी (आर्गन के बाद) में सामग्री के मामले में दूसरे स्थान पर है। वायुमंडल में हीलियम की मात्रा (Ac, Th, U के क्षय के परिणामस्वरूप बनी) मात्रा के हिसाब से 5.27×10−4%, द्रव्यमान के हिसाब से 7.24×10−5% है। वायुमंडल, स्थलमंडल और जलमंडल में हीलियम के भंडार का अनुमान 5×1014 वर्ग मीटर है। हीलियम-असर वाली प्राकृतिक गैसों में आमतौर पर मात्रा के हिसाब से 2% तक हीलियम होता है। अत्यंत दुर्लभ गैसों का संचय होता है, जिसमें हीलियम की मात्रा 8 - 16% तक पहुँच जाती है। स्थलीय पदार्थ में हीलियम की औसत सामग्री 3 g/t है। हीलियम की उच्चतम सांद्रता यूरेनियम, थोरियम और समैरियम युक्त खनिजों में देखी जाती है: क्लेवेट, फर्ग्यूसोनाइट, समरस्काइट, गैडोलाइट, मोनाजाइट (भारत और ब्राजील में मोनाज़ाइट रेत), थोरियनाइट। इन खनिजों में हीलियम की मात्रा 0.8 - 3.5 लीटर/किलोग्राम है, और थोरियनाइट में यह 10.5 लीटर/किलोग्राम तक पहुंच जाती है।

परिभाषा

गुणात्मक रूप से, हीलियम उत्सर्जन स्पेक्ट्रा (विशेषता रेखा 587.56 एनएम और 388.86 एनएम) का विश्लेषण करके निर्धारित किया जाता है, मात्रात्मक रूप से - विश्लेषण के मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक और क्रोमैटोग्राफिक तरीकों के साथ-साथ भौतिक गुणों (घनत्व, तापीय चालकता, आदि) को मापने के तरीकों पर आधारित होता है।

रासायनिक गुण

हीलियम आवर्त सारणी (अक्रिय गैसों) के आठवें समूह का सबसे कम रासायनिक रूप से सक्रिय तत्व है। कई हीलियम यौगिक तथाकथित एक्सीमर अणुओं के रूप में केवल गैस चरण में मौजूद होते हैं, जिसमें उत्तेजित इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएँ स्थिर होती हैं और जमीनी अवस्था अस्थिर होती है। हीलियम डायटोमिक अणु बनाता है He 2 +, फ्लोराइड HeF, क्लोराइड HeCl (एक्सीमर अणु फ्लोरीन या क्लोरीन के साथ हीलियम के मिश्रण पर विद्युत निर्वहन या पराबैंगनी विकिरण की क्रिया से बनते हैं)। हीलियम LiHe के रासायनिक यौगिक को जाना जाता है (संभवतः, यौगिक LiHe 7 .)

रसीद

उद्योग में, हीलियम युक्त प्राकृतिक गैसों से हीलियम प्राप्त किया जाता है (वर्तमान में> 0.1% हीलियम युक्त जमा का मुख्य रूप से शोषण किया जाता है)। डीप कूलिंग द्वारा हीलियम को अन्य गैसों से अलग किया जाता है, इस तथ्य का उपयोग करते हुए कि अन्य सभी गैसों की तुलना में द्रवीकरण करना अधिक कठिन है। कई चरणों में थ्रॉटलिंग द्वारा कूलिंग किया जाता है, इसे सीओ 2 और हाइड्रोकार्बन से साफ किया जाता है। परिणाम हीलियम, नियॉन और हाइड्रोजन का मिश्रण है। यह मिश्रण, तथाकथित। कच्चा हीलियम, (He - 70-90% vol।) हाइड्रोजन (4-5%) से CuO के साथ 650-800 K पर शुद्ध किया जाता है। अंतिम शुद्धिकरण शेष मिश्रण को N2 के साथ वैक्यूम के तहत उबालने और अशुद्धियों के सोखने से ठंडा करके प्राप्त किया जाता है। adsorbers में सक्रिय कार्बन, तरल N2 द्वारा भी ठंडा किया जाता है। वे तकनीकी शुद्धता (वॉल्यूम हीलियम द्वारा 99.80%) और उच्च शुद्धता (99.985%) के हीलियम का उत्पादन करते हैं। रूस में गैसीय हीलियम प्राकृतिक और पेट्रोलियम गैसों से प्राप्त किया जाता है। वर्तमान में, हीलियम को कम हीलियम सामग्री (मात्रा के अनुसार 0.055% तक) के साथ ऑरेनबर्ग में OOO Gazprom dobycha Orenburg के हीलियम संयंत्र में निकाला जाता है, इसलिए रूसी हीलियम की उच्च लागत होती है। हीलियम (0.15-1% वॉल्यूम) की एक उच्च सामग्री के साथ पूर्वी साइबेरिया के बड़े भंडार से प्राकृतिक गैसों का विकास और जटिल प्रसंस्करण एक तत्काल समस्या है, जिससे इसकी लागत में काफी कमी आएगी। संयुक्त राज्य अमेरिका हीलियम उत्पादन (प्रति वर्ष 140 मिलियन वर्ग मीटर) में अग्रणी है, इसके बाद अल्जीरिया (16 मिलियन वर्ग मीटर) का स्थान है। रूस दुनिया में तीसरे स्थान पर है - प्रति वर्ष 6 मिलियन वर्ग मीटर। हीलियम का विश्व भंडार 45.6 बिलियन वर्ग मीटर है।