Tartalom
- TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
- Miért fontos a hélium a világ számára?
- Mire használják a héliumot?
- Hol található a hélium a mindennapi életben?
- A hélium robbanásveszélyes gáz?
- Milyen következményei vannak a hélium belélegzésének?
A hélium nemesgázként ismert elem. Színtelen és szagtalan, és az egész világegyetemben elterjedt. Lehet, hogy tudsz a héliumról a hélium léggömbökből, amelyek úsznak. Az elem-héliumnak azonban sokkal több felhasználása van, mint a ballonoknak. Autó légzsákokban, csúcstechnikai berendezésekben, orvosi eszközökben és repülőgépekben is használják. A hélium továbbra is a modern élet fontos alkotóeleme, annak ellenére, hogy közvetlenül nem látja.
TL; DR (túl hosszú; nem olvastam)
A hélium a második leggazdagabb elem az univerzumban. Noha nem látja vagy nem érzi azt, a hélium sok mindennapi alkalmazásban megtalálható, a technológiában, az orvostudományban és még az autókban is.
Miért fontos a hélium a világ számára?
A hélium fontosságának megértése a világban segít megismerni az elemek tulajdonságait. Ezenkívül alapvető fontosságú megismerni történelmét és azt, hogy az ellátás kérdése miként illeszkedik a modern élet szempontjaihoz.
A hélium egy olyan elem, amely gáz formájában létezik. Atomszimbóluma: "He", és atomszáma 2 a periódusos táblán. A hélium olvadáspontja az összes elem közül a legalacsonyabb, forráspontja -452 Fahrenheit fok. Csak a hélium maradhat folyékony, még ha a hőmérséklete is alacsonyabb. Csak szélsőséges nyomáson megszilárdul. Ezen tulajdonságok miatt a hélium nélkülözhetetlen bizonyos újabb technológiákhoz, például a szupravezető anyagokhoz.
Az hélium eleme a hidrogén szempontjából a második az univerzumban elterjedt mennyiségében. A hélium minden csillagban létezik, és a legmelegebb a legforróbb csillagokban. A csillagok atomfúziós reakcióiból állítják elő. Valójában a héliumot először fedezték fel saját csillagunk, a nap tanulmányozásakor. A hélium elterjedt a napon; nélkülözhetetlen elem, ezért fontos a világ számára.
A héliumot csak 1868 augusztus 18-án fedezték fel. A Pierre Jules, Cesar Janssen nevű francia asztrofizikus egy új csillagászati eszközt használt, spektroszkóppal, a fény hullámhosszának megfigyelésére. A spektroszkóp színsávokként jelenítette meg a spektrumokat vagy a fény hullámhosszait. Miközben a sötét napot spektroszkóppal megfigyelt, Janssen fényes sárga vonal formájában olyan hullámhosszt talált a napfényben, amely nem felel meg a Földön még talált más elemnek. Janssen rájött, hogy új elemet fedez fel. Egy másik csillagász, az angol Norman Lockyer szintén megfigyelte a napot. Mindketten megfigyelték a hélium elemet, amelyet Lockyer a nap görög szavának nevezett. Végül, 1882-ben a héliumot valóban felfedezték a Földön, a Vesuvius-hegy lávájában, amikor Luigi Palmieri fizikus megtalálta a fényes sárga spektrumokat, miközben a lávát elemezte. Később William Ramsay kísérleteket végzett, amelyek bizonyították, hogy hélium létezik a Földön; rájött, hogy amikor az rádium elem bomlik, héliumot termel. Per Teodor Cleve és Nils Abraham Langer 1895-ben megtisztítaná a hélium atomtömegét.
A hélium tanulmányozása segít a tudósoknak nemcsak a Föld, hanem a többi bolygó megértésében is. A Naprendszerben a tudósok héliumot fedeztek fel a Jupiter és a Szaturnusz óriás gázbolygóinak légkörében. Saturnán egyfajta hélium-eső, folyékony hidrogénnel keverve, extrém hőmérsékleti és nyomásos környezetben esik a légkörbe. A tudósok szerint ez a hélium „eső” a bolygó magjába esik. Le nem bocsátott gravitációs potenciális energiája lehet az, ami miatt a Szaturnusz annyira fényesen ragyog, ez a funkció a tudósokat évek óta zavarba ejti.
Az idő múlásával a tudósok többet megtudtak a hélium tulajdonságairól. A hélium leírása az, hogy színtelen és szagtalan, és könnyebb a levegőnél. Ezért lebegnek a héliummal töltött léggömbök, és a hélium nem oldódik vízben nagyon jól. Az elem inert tulajdonságai gyakran szerepelnek a hélium leírásában. A történelem során kémiailag semlegesnek tekinthető, és általában nem reagál más elemekkel. A hélium nem akarja feladni két elektronját; stabil marad elektronhéjával. Emiatt a hélium nemes-, argon-, radon- és egyéb nemesgázok, valamint a periódusos rendszerben található nemesgázok kategóriájába tartozik.
A közelmúltban a tudósok rájöttek, hogy a hélium nem teljesen semleges, ahogy azt egyszer gondolták.A héliumból és nátriumból készült kristályok felfedezése után a kutatók azt találták, hogy a hélium képes kombinálni más atomokkal, miközben nem oszlik meg az elektronok - más szóval, más atomokkal kombinálódik, de nem hoz létre kémiai kötéseket a folyamatban. Ehelyett megvédi a pozitív töltésű atomokat egymástól, és ellenáll a taszító erőnek, amely általában elválasztja őket. Szélsőséges nyomás alatt, például a Föld magjában, a hélium és a hidrogén összenyomódik és stabil vegyületeket képez. A tudósok felfedhetik a hélium izgalmasabb aspektusait, és hogy továbbra is lehet-e valóban inertnek tekinteni, vagy képes-e stabil vegyületeket képezni extrém környezetben.
A légkörben a hélium csak körülbelül egy részében koncentrálódik 200 000-ből. Nem praktikus, költséghatékony vagy hatékony a hélium levegőből történő kivonása, az emberek így nem szereznek héliumot. Ehelyett a héliát földgázból állítják elő. A szennyeződéseket, például a vizet, a szulfidokat és a szén-dioxidokat először el kell távolítani, majd a kapott nyers héliumot, amely még tartalmaz egyéb elemeket, mint például argon, neon, hidrogén és nitrogén, nagy nyomáson tisztítják. Ezt a nyersanyagot ezután szuperhűtjük. Argon és nitrogén cseppfolyósul, és végül a nitrogén elpárolog. A hélium elválasztódik a neontól, a nitrogéntől és a hidrogéntől. További szűrés aktív szénnel eltávolítja az egyéb gázokat.
A hélium számos földgázgyűjtőben megtalálható az egész világon. Ez azonban nem minden földgázlelőhelyen található. Az Egyesült Államokban a héliumot kinyerték Kansas, Oklahoma és Texas kútjaiból. Egyedül Texasban található a Szövetségi Héliumi Tartalék, az Egyesült Államok fő ellátása. Ez a készlet azonban az idő múlásával csökken. Tanzániában nagy mennyiségű hélium található. Jelenleg csak 14 növény van a világon, amelyek finomítják a héliumot. A hélium a lebomló radioaktív ásványokban is megtalálható. Természetesen a berillium és a lítium kozmikus és röntgenbombázásából készül.
A hélium-ellátás csökkenése fontos kérdéssé vált. A modern technológiában megnőtt a héliumtól való függőség, és ennek eredményeként csökkent a kínálat. A tudósok azon törekednek, hogy a hélium előállítása hatékonyabbá és fenntarthatóbbá váljon. Az olyan új módszerek, mint például a hélium újrahasznosítása és újra-cseppfolyósítása, kismértékben működhetnek, ami segítséget nyújthat a kutatók számára. Ez hozzájárulhat a hélium költségeinek csökkentéséhez, mivel a készlet csökken.
A hélium felfedezése sok nagy újításhoz vezetett. Végül a hélium sok felhasználása merülne fel. A modern életben a hélium jelentõs szerepet játszik a technológia, az orvostudomány és a kutatás területén.
Mire használják a héliumot?
Héliumnak sokféle felhasználása van. Természetesen arra használják, hogy olyan léggömböket töltsönek, amelyek a világ minden tájáról örülnek a gyermekeknek és felnőtteknek. A hélium helyettesítette a hidrogént léghajókban, miután a hidrogén nagyon reakcióképesnek bizonyult. A héliumot gyógyászat, tudományos kutatás, ívhegesztés, hűtés, repülőgázok, nukleáris reaktorok hűtőfolyadéka, kriogén kutatás és gázszivárgások kimutatására használják. Hűtési tulajdonságai miatt használják, mivel forráspontja közel van az abszolút nullához. Ez vonzóvá teszi a szupravezetőkhöz való felhasználást. A héliumot rakéták és más űrhajók nyomás alá helyezésére is használják. Hőátadó szerként is felhasználják.
Az orvostudományban néha a héliumot tüdőproblémákkal járó betegek kezelésére használják, mint pl. Elzáródott légutak, asztma és COPD. A hélium lehetővé teszi a gáz jobb bejutását a tüdőben lévő disztális alveolákba, így orvosi szempontból szükséges a tüdő szellőzéséhez. A héliumot tüdőfunkciós tesztekhez is használják. Szén-monoxid helyett a héliumot egyes laparoszkópos műtétekben is használják. A héliumot néha címkéként használják a képalkotáshoz. Időnként héliumot alkalmaznak nyitott szívműtétekben, oxigénnel keverve, és a tüdő ködjeként. A héliumot a szupravezető mágnesek hűtésére is használják az MRI szkennerekben. A sugárzásmérők héliumot is használnak.
Tudta, hogy a hélium fontos a búvárok számára? A hélium helyettesíti a nitrogént a búvárgázkeverékekben, így a búvárok mélyebbre mehetnek a víz alatt anélkül, hogy a központi idegrendszerre gyakorolt negatív hatások lennének. E keverék nélkül a búvárok nyomáshatást szenvedhetnek az „kanyarok” elnevezéssel.
A héliumnak számos tudományos felhasználása van. A Large Hadron Collider héliumhoz héliumot használ. A héliumot felfedezték a Higgs-bozon felfedezéséhez, amely a fizika egyik nagy áttörése. Magmágneses rezonancia-spektrométerekben használják. A szupravezetők csak akkor működhetnek, ha a hélium szélsőséges hidege veszi körül őket, és a héliumot az űriparban használták műholdas műszerek és az űrhajók üzemanyag-hűtőfolyadékának hűtésére. A meteorológusok héliummal töltött időjárási ballonokat használnak időjárási megfigyelésekhez. A pásztázó elektronmikroszkópok néha héliumot használnak a jobb képfelbontás érdekében.
A hélium fontos szerepet játszik a jármű biztonságában is. A légzsákok kitöltésére szolgál, ha egy jármű összeomlik.
A héliumot folyékony formában tárolják és szállítják, és rendkívül hideg. Reakcióképességének hiánya miatt ideális a védő környezethez. Soha ne kezelje közvetlenül a héliumot. Olyan hihetetlenül hideg, hogy veszélyes fagyást okozhat.
Hol található a hélium a mindennapi életben?
Megtalálhatja a mindennapi életben használt héliumot, különféle formákban. Emelőszerként, ballonokban, búvárkeverékekben és optikai szálakban használják. A hegesztők héliumot használnak az ívek hegesztéséhez az építőiparban. Az orvosok és a sebészek héliumot használnak a tüdő- és szívbetegségek kezelésére. Ha ellátogat egy élelmiszerboltba, és az élelmiszereit letapogatja, valószínűleg megfigyel egy hélium-neon lézert. Ha valaha is felpillant a vitorlázás felett, akkor biztos lehet benne, hogy a hélium fentről tart. Nézze meg, észreveheti-e a hélium használatát a mindennapi életben, miközben a nap folyamán jár.
A hélium robbanásveszélyes gáz?
A hélium nem robbanásveszélyes gáz. Nem éghető besorolású, azaz a hélium nem éghet. Rendkívül hideg folyékony formában, olyan hideg, hogy más gázokat fagyaszt le. Ha azonban tartálya hőnek van kitéve, maga a tartály is felrobbanhat. A cseppfolyósított hélium hevesen forrhat fel, amikor vízbe helyezik, és ez nagy nyomást okozhat a tartályok belsejében, növelve annak kockázatát, hogy a tartályok felrobbanhatnak a nyomásból. De önmagában a hélium nem robbant fel.
Milyen következményei vannak a hélium belélegzésének?
Lehet, hogy hallotta annak a humoros hangját, amikor egy léggömbből kicsit héliumot lélegzik be. A lélegző hélium megváltoztatja az emberi hang hangmagasságát, sokkal magasabbá, nyikorgássá és karikatúrává téve. Ennek során az a probléma, hogy amikor léggömbből héliumot lélegzik be, akkor nem lélegzik. Az emberi testnek levegőt kell belélegeznie a megfelelő működéshez, és oxigént kell kapnia az agyban és a testben, ahol szükséges. Még egy kis mennyiségű hélium belégzése is szédülést okozhat. De tudatvesztést is okozhat és fulladást okozhat. A hélium folyamatos légzése akár anoxia halálához is vezethet, ami oxigénellátást jelent a testből.