Fakta Om Helium

{h1}

Fakta om elementets helium, herunder egenskaber, kilder, anvendelser og isotoper.

Første opdaget i coronaen omkring solen og senere fundet i gasser, der lækker fra Vesuvius, er helium det næststørste element i universet.

Det andet element på det periodiske system af elementer er inert, farveløst og lugtfrit - men langt fra kedeligt. Helium viser sig i halvledere, fødselsdagballoner og Large Hadron Collider. På grund af dens ekstremt lave massefylde flyder helium i luften. Den lave tæthed er også ansvarlig for den underlige "rystende stemme" -virkning, når helium indåndes. Jo mindre tæt gasen omgiver vokalledningerne, jo hurtigere vibrerer de, og sender stemmeens tonehøjde fremad. (Udfør dette festtrick i moderation, selvom: Helium erstatter ilt i lungerne og kan dræbe dig, hvis du inhalerer nok.)

Læs videre for mere om denne lighter-than-air gas, dens fantastiske opdagelseshistorie og alle dens utrolige anvendelser i dag.

Bare fakta

Ifølge Jefferson National Linear Accelerator Laboratory er heliumets egenskaber:

  • Atomtal (antal protoner i kernen): 2
  • Atomisk symbol (på elementets periodiske tabel): Han
  • Atomvægt (atomets gennemsnitlige masse): 4.002602
  • Tæthed: 0,0001785 gram pr. Kubikcentimeter
  • Fase ved stuetemperatur: Gas
  • Smeltepunkt: minus 458,0 grader Fahrenheit (minus 272,2 grader Celsius)
  • Kogepunkt: minus 452,07 F (minus 268,93 C)
  • Antal isotoper (atomer af samme element med et andet antal neutroner): 8; 2 stabile
  • Mest almindelige isotoper: He-4 (99.999866 procent naturlig overflod) og He-3 (0,000134 procent naturlig overflod)

Solopdagelse

Den 18. august 1868 forklarede en total formørkelse solen. Den franske astronom Pierre Janssen var på vej i Indien for at se og måle solens atmosfære, kendt som kromosfæren. I spektret af gasser, han observerede i kromosfæren, var en mærkelig gul linje med en bølgelængde på 587,49 nanometer, ifølge Jefferson Lab.

Janssen identificerede ikke kilden til denne bølgelængde. To måneder senere oprettede engelske astronom Sir Norman Lockyer sit eget spektroskop i London og så den samme gule linje. I samarbejde med kemiker Edward Frankland konkluderede Lockyer, at linjen var fingeraftryk af et ukendt element. Forskerne kaldte dette mysteriumelement "helium" efter Helios, den græske gud af solen.

Opdagelsen af ​​helium på jorden tog længere tid. Ifølge Royal Society of Chemistry observerede den italienske fysiker Luigi Palmieri en bølgelængde på 587,49 nanometer i gasser udgivet fra Mount Vesuvius i 1882, den første detektion af helium på jorden. Det var først i 1895, at heliums tilstedeværelse på jorden blev bekræftet, og at forskeren opdagede sin atomvægt. Kredit for denne opdagelse går til svenske kemikere Per Teodor Cleve og Nils Abraham Langer.

Jordens atmosfære er kun omkring 5 dele pr. Million eller 0.0005 procent helium. Som sådan er det ikke økonomisk at uddrive gasen fra luft. I stedet kommer det helium, der anvendes i videnskab og industri, i dag af naturgas, hvor dette element først blev opdaget i 1905.

Den oprindelige antydning om, at helium lurede i naturgas, fandt sted i 1903, ifølge American Chemical Society (ACS). Ved en fejring af en ny gasbrønd i Dexter, Kansas, forsøgte borgmesteren at antænde de rømmende gasser, for kun at opdage, at flammerne gik ud. De fleste af bymændene var skuffede, men Kansas statsgeologen Erasmus Haworth blev nysgerrig. Han havde gasen fra brønden opsamlet og opdagede, at 12 procent var fremstillet af en "inert rest". Yderligere eksperimenter i løbet af de næste to år ved University of Kansas afslørede heliumgas blandt denne rest.

I starten troede ingen, at opdagelsen af ​​helium i naturgas havde stor anvendelse. Men under første verdenskrig begyndte militærledere og forskere at presse på heliums brug i blimps. Helium blimps blev ikke brugt meget i Første Verdenskrig på grund af produktionsomkostningerne ifølge ACS, men de blev meget mere almindelige i Anden Verdenskrig, hvorefter omkostningerne til helium var faldet.

I dag findes helium ofte i laboratorier, der kræver ekstrakold temperatur til forsøg, fordi denne inerte gas kan afkøles til temperaturer nær absolut nul. Ifølge det amerikanske fysiske samfund anvendes størstedelen af ​​helium i USA i industrien og ved afkøling af magneterne i magnetiske resonansbilleddannelsesmaskiner. Kun omkring 3 procent af heliumet, der anvendes i USA hvert år, forbruges af videnskabelige laboratorier. Flydende helium køler også magneterne i Large Hadron Collider, verdens største partikelaccelerator, ned til -456.34 grader Fahrenheit (-271,3 grader Celsius).

USA producerer omkring 75 procent af verdens helium, med Qatar kommer i anden. I 2013 blev frygten for en global heliummangel vildt, da en lov fra 1996 trådte i kraft, hvorved USA's Bureau of Land Management skulle sælge de forbundne reserver af helium på de billige og afskrække udviklingen af ​​nye heliumkilder. Kongressen har imidlertid handlet, og bestod Helium Stewardship Act of 2013, hvilket nedsatte salget af føderalt helium og tillod BLM at sælge gas til højere priser. Regningen forhindrede den føderale regering i at undervurdere private producenter og således opmuntre flere kilder til heliumproduktion til at gå online.

Heliumatomet har en proton og to elektroner.

Heliumatomet har en proton og to elektroner.

Kredit: bobyramone, Andrei Marincas Shutterstock

Der kan man bare se?

  • Federal Helium Reserve, der drives af US Bureau of Land Management, er nær Amarillo, Texas. Det besidder over 40 procent af heliumet, der anvendes årligt i USA.
  • Helium er en ædelgas, en gruppe af ikke-reaktive og stabile gasser, som også omfatter neon, argon, krypton, xenon og radon.
  • Fra 2010 tog det 300.000 kubikmeter helium at flyde de 15 karakter balloner i det år Macy's Thanksgiving Day Parade, det tilsvarende volumen på 2,2 millioner gallons mælk.
  • Helium på jorden dannes, når radioaktive elementer i skorpen forfald, hvilket producerer positivt ladede partikler kaldet alfa partikler. Når disse alfa partikler tiltrækker et par elektroner, er resultatet et heliumatom.
  • Ingen har nogensinde lavet helium sammen med et andet element for at skabe en forbindelse, ifølge Jefferson Lab. Det er bare det inerte.

Nuværende forskning

Helium hjælper forskere med at forbigå grænserne for deres viden om fysik og kemi, takket være den praktiske evne til at blive superfluid med relativ letthed.

Superfluider er væsker, der opfører sig som om de ikke har nogen viskositet eller strømningsmotstand. "Når atomer kommer i en superfluidstilstand, opfører de sig pludselig som et objekt," siger Oliver Gessner, seniorforsker ved Ultrafast X-ray Science Laboratory ved Lawrence Berkeley National Lab og en af ​​de førende forskere på en projekt, der dugede ind i superfluid helium og observerede nogle meget bizarre adfærd.

Gessner og hans kolleger søgte at skubbe grænserne for grundlæggende fysik ved at teste adfærd af overflødige strømme under forhold, som aldrig blev studeret før. De vendte sig til helium, fordi dette elements atomer kommer sammen i en superfluid tilstand ved temperaturer, der er relativt nemme at generere, fortalte Gessner WordsSideKick.com - ca. 2 Kelvin eller minus 456 grader Fahrenheit (minus 271 grader Celsius). Andre elementer ville fryse fast ved disse temperaturer, sagde Gessner.

Forskerne sprøjtede væsken ind i et vakuumkammer gennem en dyse kun 5 mikron bred, omtrent den samme diameter som en rød blodlegeme. De små dråber eksisterer i mere millisekunder, da de flyver over kammeret på omkring 65 meter (200 meter) pr. Sekund, sagde Gessner.

Utrolig, ved hjælp af en røntgenfri-elektronlaser, er forskerne i stand til at observere disse bevægelige mål ved at skinne lyspulser på dem midair. De opdagede, at dråberne rent faktisk opfører sig som superfluider.

Fra en afstand ser dråbernes adfærd næsten banal ud. De roterer og komprimerer lidt, går fra kugleformet til lidt fladtrykt, ligesom en dråbe med almindelig roterende væske kan gøre. Men samtidig sagde Gessner, at disse dråber opfører sig i overensstemmelse med kvantefysikkens regler, der omhandler opførelsen af ​​nanostørrelser. Inde i hver dråbe er et gitter af tornado-lignende hvirvler. Summen af ​​rotationen af ​​disse uendelig små tornadoer er, hvad der driver rotationen af ​​hele dråberne, sagde Gessner.

"Samtidig med at den opfører sig på en måde som en klassisk væske, i mikroskopisk skala, viser den tydelig kvanteadfærd," sagde han.

Undersøgelsen, der blev offentliggjort i august 2014 i tidsskriftet Science, studerede helium superfluide dråber, da de spindede i hastigheder 100.000 gange hurtigere end nogen nogensinde studerede før i laboratoriet. Disse blærende hastigheder er vigtige for at skubbe fysik forståelse, sagde Gessner.

"Hvis du finder ud af, at en bestemt fysiklove er gyldig for en bestemt hastighed eller en bestemt størrelse objekt, er det også gyldigt for noget, der er 100.000 gange større eller 100.000 gange hurtigere?" han sagde. Tilsvarende kan bygge en sandslot en meter eller omkring tre meter lang og derefter teste for at finde ud af om du kan bruge samme design principper til at bygge et sandslot 100 kilometer eller 62 miles høje, sagde Gessner.

De helium superfluide dråber indeholder stadig mysterier, herunder oprindelsen af ​​vortices mærkelige rist. Forskere ved nu, at den lille dysemetode virker til at skabe disse roterende dråber, men ikke hvorfor.

"Et aspekt, vi slet ikke har rørt i det sidste studie, er hvorfra denne vorticitet rent faktisk kommer fra, og hvordan kunne vi til sidst måske kontrollere det?" Sagde gessner

Følg WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook & Google+.

Yderligere ressourcer

  • Royal Society of Chemistry: Helium
  • Jefferson Lab: Element Helium
  • Chemicool Periodisk Tabel: Fakta om Helium


Video Supplement: On The Spot Trans 7 Terbaru 7 Juni 2016 Fakta Dan Bahaya Helium.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com