ЧУДО ГЕЛИЙ
Обучающийся ТО «Юный исследователь», 7 лет
Г. Рыбинск, 2016год
Оглавление
Введение
1. Как открыли гелий?
2. Распространение Гелия в природе
3. Свойства Гелия
4. Область применения
5. Список источников.
Введение
Недавно, разбирая старые вещи, мы с мамой нашли бабушкин учебник по химии. В нем на обложке была таблица химических элементов , которая меня заинтересовала, так как мне нравится дома делать разные опыты. Я попросил маму распечатать мне эту таблицу на работе. Меня сразу заинтересовали инертные газы, о которых уже я слышал в мультфильмах и видел и различных светящихся трубочках.
По таблице я выучил, как они называются: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон их легко найти все они находятся в последнем столбце таблицы.
У всех химических элементов, есть условное обозначение. Например: Гелий –Не, неон - Ne, аргон - Ar, криптон-Kr, ксенон - Xe, радон - Rn. А вот почему они так называются?
Вот почему второму элементу дали имя ГЕЛИЙ? Мама тоже не знала и мы стали искать.
Цель моей работы: изучить химический элемент гелий.
Задачи:
1. Изучить исторические сведения о гелии.
2. Изучить распространение газа в природе и его свойства.
3. Узнать о применении инертного газа.
1. Как открыли гелий?
Гелий впервые был обнаружен как химический элемент в 1868году П. Жансеном при изучении солнечного затмения в Индии. При спектральном анализе солнечной хромосферы была обнаружена ярко-желтая D3-линия, первоначально отнесенная к спектру натрия, однако в 1871 Дж. Локьер и П. Жансен доказали, что эта линия не относится ни к одному из известных на земле элементов. Локьер и Э. Франкленд назвали новый элемент гелием от греч. «гелиос», что означает солнце.
В 1895 году англичанин У. Рамзай выделил из природной радиоактивной руды клевеита газ, в спектре которого присутствовала та же D3-линия. Новому элементу Локьер дал имя, отражающее историю его открытия (греч. Helios — солнце). Поскольку Локьер полагал, что обнаруженный элемент — металл, он использовал в латинском названии элемента окончание «lim» (соответствует русскому окончанию «ий»), которое обычно употребляем в названии металлов. Таким образом, гелий задолго до своего открытия на Земле получил имя, которое окончанием отличает его от названий остальных инертных газов. Гелий газ без цвета и запаха, так где же его найти?
2. Распространение Гелия в природе
На Земле Гелия мало: 1 м3 воздуха содержит всего 5,24 см3 Гелия, а каждый килограмм земного материала - 0,003 мг Гелия.
По распространенности же во Вселенной Гелий занимает второе место после водорода: на долю Гелия приходится около 23% космической массы.
Гелий обнаружили не только в солнечной короне и на Земле, но и в спектрах других звезд. Более того, выяснилось, что по распространенности в звездном веществе, так же как и вообще во Вселенной, гелий занимает второе после водорода мести.
Но вот на нашей железокремниевой планете относительное содержание гелия оказалось в десятки миллиардов раз меньшим, чем во Вселенной. На Земле вообще нет областей, о которых можно было бы сказать, что они богаты гелием. И тем не менее этот элемент присутствует повсюду: в атмосфере, океане и земной коре, в подземных газах, водах и нефти. Он рассеян по планете.
На Земле Гелий постоянно образуется при распаде урана, тория и других радиоактивных элементов. Примерно половина всего Гелия сосредоточена в земной коре, главным образом в ее гранитной оболочке, аккумулировавшей основные запасы радиоактивных элементов. Содержание Гелия в земной коре невелико - 3•10-7% по массе. Гелий накапливается в свободных газовых скоплениях недр и в нефти; такие месторождения достигают промышленного масштабов.
Добыча Гелия в промышленных масштабах производится из природных и нефтяных газов как углеводородного, так и азотного состава. От других газов Гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов.
3. Свойства Гелия
Для исследования свойств гелия, мы провели несколько экспериментов.
1. Гелий легче воздуха. Для этого мы купили наполненный гелием шарик, а второй надули с помощью насоса. Шарик с гелием взлетел, а второй нет.
2. Молекулы гелия довольно малы. Для этого нам понадобилось два шарика, наполненных гелием: обычный латексный и шарик из фольги. Латексный шарик пропускает гелий.
3. Гелий не горит. Этот опыт мы провели с мамой. Наполнили баночку гелием из шарика, и опустили спичку. Спичка потухла.
Еще из книг я узнал, что гелий имеет одну-единственную электронную оболочку, занятую двумя электронами, т. е. его оболочка полностью заполнена электронами, которые испытывают сильное притяжение ядра, а значит, очень устойчивы; поэтому гелий не вступает в химические реакции, не образует химические соединений и не имеет степеней окисления. Гелий – бесцветный одноатомный газ без запаха, он не вступает в реакции ни с одним химическим элементом, и его атомы не соединяются даже между собой.
Температура кипения гелия (при нормальном давлении) около 4,2 К (или 268,93°C, это — самая низкая температура кипения).
Жидкий гелий при сколь угодно близкой к абсолютному нулю температуре не кристаллизуется, если, помимо температуры, на него но действует давление в 25 или больше атмосфер. Второго такого вещества в природе нет. Исключительный интерес проявляют ученые к жидкому гелию.
Потому что это самая холодная жидкость, в которой к тому же не растворяется заметно ни одно вещество.
4. Область применения
Действительно, прошло 34 года со дня открытия земного гелия (первое сообщение об этом было опубликовано в 1881 г.), прежде чем он нашел практическое применение. Определенную роль здесь сыграли оригинальные физико-технические, электрические и в меньшей мере химические свойства гелия, потребовавшие длительного изучения. Главными же препятствиями были рассеянность и высокая стоимость элемента №2.
Первыми гелий применили немцы. В 1915 г. они стали наполнять им свои дирижабли, бомбившие Лондон. Вскоре легкий, но негорючий гелий стал незаменимым наполнителем воздухоплавательных аппаратов. Начавшийся в середине 30-х годов упадок дирижаблестроения повлек некоторый спад в производстве гелия, но лишь на короткое время. Этот газ все больше привлекал к себе внимание химиков, металлургов и машиностроителей.
Многие технологические процессы и операции нельзя вести в воздушной среде. Чтобы избежать взаимодействия получаемого вещества (или исходного сырья) с газами воздуха, создают специальные защитные среды; и нет для этих целей более подходящего газа, чем гелий.
Инертный, легкий, подвижный, хорошо проводящий тепло гелий – идеальное средство для передавливания из одной емкости в другую легко воспламеняемых жидкостей и порошков; именно эти функции выполняет он в ракетах и управляемых снарядах. В гелиевой защитной среде проходят отдельные стадии получения ядерного горючего. В контейнерах, заполненных гелием, хранят и транспортируют тепловыделяющие элементы ядерных реакторов.
Высокая теплопроводность Гелия, его химические инертность и крайне малая способность вступать в ядерную реакцию с нейтронами позволяют использовать Гелий для охлаждения атомных реакторов. Жидкий Гелий - самая холодная жидкость на Земле, служит хладагентом при проведении различных научных исследований. На определении содержания Гелия в радиоактивных минералах основан один из методов определения их абсолютного возраста. Благодаря тому, что Гелий очень плохо растворим в крови, его используют как составную часть искусственного воздуха, подаваемого для дыхания водолазам (замена азота на Гелий предотвращает появление кессонной болезни). Изучаются возможности применения Гелия и в атмосфере кабины космического корабля.
Конечно, этими примерами не исчерпывается роль гелия в современной технике. Но если бы не ограниченность природных ресурсов, не крайняя рассеянность гелия, он нашел бы еще множество применений. Известно, например, что при консервировании в среде гелия пищевые продукты сохраняют свой первоначальный вкус и аромат. Но «гелиевые» консервы пока остаются «вещью в себе», потому что гелия не хватает и применяют его лишь в самых важных отраслях промышленности и там, где без него никак не обойтись. Поэтому особенно обидно сознавать, что с горючим природным газом через аппараты химического синтеза, топки и печи проходят и уходят в атмосферу намного большие количества гелия, чем те, что добываются из гелиеносных источников.
Список источников:
1. http://www. chem. /rus/history/element/He. html
2. http://chem100.ru/elem. php? n=2
3. http://cyclowiki. org/wiki/%D0%93%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D0%B9
