Гелий He

Открытие

Гелий необычен тем, что его нашли на Солнце раньше, чем на Земле. Во время солнечного затмения 18 августа 1868 года французский астроном Жюль Жансен заметил яркую жёлтую линию в спектре солнечных протуберанцев. Позже в том же году английский астроном Норман Локьер изучил эту линию и пришёл к выводу, что она не может принадлежать ни одному из известных элементов. Вместе с химиком Эдуардом Франклендом он предположил существование нового солнечного элемента.

Почти три десятилетия многие химики относились к этому скептически. Затем в 1895 году шотландский химик Уильям Рамзай обработал кислотой урановый минерал клевеит и собрал газ, в спектре которого была та же жёлтая линия. Пер Теодор Клеве и Нильс Абрахам Ланглет в Швеции примерно в то же время независимо выделили его и измерили атомный вес.

В 1903 году в природном газе Канзаса обнаружили большие количества гелия, и лабораторная диковинка превратилась в промышленный ресурс. Хейке Камерлинг-Оннес впервые сжижил гелий в 1908 году, а достигнутый с его помощью сильнейший холод позволил ему в 1911 году открыть сверхпроводимость.

Происхождение названия

Название происходит от греческого helios — Солнце, поскольку элемент впервые обнаружили в солнечном свете. Окончание «-ium» обычно используется для металлов: Локьер выбрал его, полагая, что новый элемент — металл. Символ He — первые две буквы названия.

Основные применения

• Криогеника: жидкий гелий охлаждает сверхпроводящие магниты МРТ-томографов, ЯМР-спектрометров и ускорителей частиц.
• Подъёмный газ: им наполняют метеозонды, исследовательские аэростаты и праздничные шарики; в дирижаблях он заменил водород, потому что не горит.
• Дыхательные смеси: глубоководные водолазы используют гелиево-кислородные смеси, чтобы избежать азотного наркоза.
• Производство: он создаёт инертную защиту при сварке и выращивании кристаллов кремния, а также применяется для поиска утечек, поскольку его маленькие атомы проникают сквозь крошечные щели.
• Космос и наука: он создаёт давление в топливных баках ракет и охлаждает чувствительные детекторы.

Изотопы

У гелия два стабильных изотопа. Гелий-4 составляет почти весь природный гелий; его ядро идентично альфа-частице, испускаемой при радиоактивном распаде, и большая часть гелия в земной коре образовалась именно так за миллиарды лет. Гелий-3 на Земле чрезвычайно редок — примерно один атом на миллион в гелии, получаемом из воздуха. Его используют в детекторах нейтронов и в рефрижераторах растворения, достигающих температур в несколько тысячных градуса от абсолютного нуля. Значительная часть мирового гелия-3 получается при распаде трития.

В повседневной жизни

Гелий нетоксичен, но вытесняет кислород, поэтому вдыхание его прямо из баллона может привести к потере сознания; вдыхать его из воздушных шариков ради писклявого голоса тоже небезопасно. Голос меняется потому, что звук в гелии распространяется гораздо быстрее, чем в воздухе, и резонансы голосового тракта смещаются.

На Земле гелий — исчерпаемый ресурс. Попав в атмосферу, он достаточно лёгок, чтобы улетучиться в космос, поэтому его добывают из определённых месторождений природного газа и по возможности используют повторно.