Pāriet uz saturu

Hēlijs

Labot saites
Vikipēdijas lapa
Šis raksts ir par ķīmisko elementu. Par sengrieķu dievu skatīt rakstu Hēlijs (mitoloģija).
Hēlijs
2






2
He

4,002602 g/mol

1s2

Hēlija atoma shematiska uzbūve un ar hēliju pildītas lampas
OksidÄ“Å”anas pakāpes 0
Elektronegativitāte 3,89[nepiecieÅ”amaĀ atsauce]
Blīvums 0,179 kg/m3
KuÅ”anas temperatÅ«ra 0,95 K (-272,2Ā Ā°C)(pie 2,5MPa)
VirÅ”anas temperatÅ«ra 4,22 K (-268.93Ā Ā°C)

Hēlijs (grieÄ·u: į¼„Ī»Ī¹ĪæĻ‚ (helios) ā€” 'Saule'; apzÄ«mē ar He) ir Ä·Ä«miski visinertākais elements, kas tikpat kā neveido Ä·Ä«miskus savienojumus. Å Ä« cēlgāze nav indÄ«ga, kā arÄ« ir bez krāsas, smaržas un garÅ”as. Hēlijs ir periodiskās tabulas otrais elements. No visiem elementiem hēlijam ir viszemākā kuÅ”anas un virÅ”anas temperatÅ«ra. LÄ«dz ar to, hēlijs vienmēr, izņemot ekstrēmus apstākļus, ir nedegoÅ”a un grÅ«ti saŔķidrināma vienatoma gāze.

Hēlijs ir otra vieglākā un arÄ« otra izplatÄ«tākā viela visā Visumā (abās pirmajās vietās ir Å«deņradis). Tiek uzskatÄ«ts, ka lielākā daļa hēlija izveidojās Lielajā sprādzienā, bet pārējais hēlijs ir izveidojies zvaigznēs notiekoÅ”ajās Å«deņraža kodolreakcijās. Uz Zemes hēlija ir salÄ«dzinoÅ”i mazāk, un tas galvenokārt ir veidojies smago elementu dabiskajā radioaktÄ«vajā sabrukÅ”anā.

Vēsture

[labot | labot pirmkodu]

Hēliju 1868. gadā Indijā atklāja franču astronoms Pjērs Žansāns (Pierre Janssen) pilna Saules aptumsuma laikā. Veicot Saules hromosfēras spektroskopiskos pētÄ«jumus, viņŔ Saules spektrā konstatēja spožu dzeltenu lÄ«niju, kas nebija saistāma ne ar vienu tolaik zināmo elementu. VienlaicÄ«gi Ŕādu atklājumu izdarÄ«ja britu astronoms Normans Lokjers. Vēlāk tādu paÅ”u lÄ«niju atklāja arÄ« uz Zemes ā€” vulkānisko gāzu un dažu radioaktÄ«vo izotopu izdalÄ«to gāzu spektros. 1903. gadā ASV tika atrasti milzÄ«gi hēlija krājumi vienā no dabiskajiem gāzes laukiem. Tomēr hēlijs ir Ä·Ä«miskais elements, kas vispirms atklāts ārpus Zemes un nosaukts par godu Saulei (grieÄ·u: hēlios - saule).

AtraŔanās dabā

[labot | labot pirmkodu]

Pēc izplatÄ«bas Visumā hēlijs ir otrajā vietā aiz Å«deņraža, taču uz Zemes hēlijs ir visai rets, jo savus sākotnējos hēlija krājumus Zeme zaudējusi drÄ«z pēc izveidoÅ”anās - tās gravitācijas spēks ir par vāju, lai noturētu vieglos hēlija atomus. 1 kubikmetrā gaisa atrodas tikai 5,24 kubikcentimetri hēlija.[1] Hēlijs veidojas Zemes dzÄ«lēs urāna, torija un citu radioaktÄ«vo elementu alfa sabrukÅ”anas ceļā un virspusē nonāk kopā ar dabasgāzi, kura var saturēt lÄ«dz pat 7% hēlija (pēc tilpuma). Parasti dabasgāze satur 0,1 lÄ«dz 0,5% hēlija.

Izotopi

[labot | labot pirmkodu]

GandrÄ«z viss dabiskais hēlijs sastāv no izotopa 4He ar masas skaitli 4. NesalÄ«dzināmi retāks (tikai 0,00014%) ir otrs hēlija stabilais izotops 3He jeb hēlijs-3. Hēlija-3 saturs dažādās dabiskās atradnēs var mainÄ«ties visai plaŔās robežās. MākslÄ«gi iegÅ«ti vēl seÅ”i radioaktÄ«vi hēlija izotopi.

Bioloģiskā nozīme

[labot | labot pirmkodu]

Hēlijam nav nekādas bioloÄ£iskas nozÄ«mes, taču tā bioloÄ£iskais inertums un niecÄ«gā ŔķīdÄ«ba asinÄ«s ir noderÄ«gi pielietoÅ”anai Å«denslÄ«dēju un akvalangistu elpoÅ”anas maisÄ«jumos (ar hēliju aizstāj slāpekli, kas var izraisÄ«t kesona slimÄ«bu). Izmantojot hēlija maisÄ«jumus ar skābekli, cilvēks var ienirt lielākā dziļumā, taču pie hēlija parciālā spiediena 1,3 - 1,6 MPa var rasties Ä·ermeņa un ekstremitāŔu trÄ«cÄ“Å”ana, tā saucamais hēlija tremors.[1]
Hēliju dažreiz izmanto kā iesaiņoÅ”anas gāzi pārtikas iepakojumu piepildÄ«Å”anai (pārtikas piedeva E939).[2]

IegūŔana

[labot | labot pirmkodu]

Hēliju rÅ«pnieciski iegÅ«st no dabasgāzes ar dziļās sasaldÄ“Å”anas metodi - hēlijs paliek gāzveida stāvoklÄ«, kad visas pārējās dabasgāzes sastāvdaļas ir saŔķidrinātas. 66% no pasaulē iegÅ«stamā hēlija tiek iegÅ«ti ASV, apmēram 400 km rādiusā ap Amarilo pilsētu Teksasā.[3]

Fiziskās īpaŔības

[labot | labot pirmkodu]

Hēlija atoma elektronu apvalka struktÅ«ra ir seviŔķi stabila, ar ko tas atŔķiras no visiem pārējiem Ä·Ä«miskajiem elementiem. Tas izskaidrojams ar to, ka hēlija valences elektronu čaula (1s2) ir pabeigta un tā jonizācijas enerÄ£ija ir vislielākā (24,58 eV), jo Ŕī ir kodolam vistuvākā no visām elektronu čaulām. Savukārt polarizējamÄ«ba hēlija atomam ir vismazākā, tādēļ to savstarpējā iedarbÄ«ba ir ļoti vāja un spēj izpausties tikai ļoti zemā temperatÅ«rā vai ļoti augstā spiedienā.

Hēlija fiziskās Ä«paŔības visvairāk lÄ«dzinās molekulārā Å«deņraža Ä«paŔībām. Hēlijam piemÄ«t viszemākā kuÅ”anas temperatÅ«ra no visām pazÄ«stamajām vielām. Atmosfēras spiedienā tas nepāriet cietā fāzē pat absolÅ«tās nulles tuvumā - ciets hēlijs iegÅ«stams tikai vairāk nekā 25 atmosfēru spiedienā. Tam, tāpat kā cietam Å«deņradim, ir heksagonāls kristālrežģis. Hēlija ŔķīdÄ«ba Å«denÄ« un citos Ŕķīdinātājos ir jÅ«tami zemāka nekā citām gāzēm. Litrā Å«dens 0Ā Ā°C temperatÅ«rā izŔķīst tikai 10 ml hēlija, kas ir vairāk nekā divas reizes mazāk nekā Å«deņraža ŔķīdÄ«ba. ÅŖdenÄ« spēj izŔķīst 51 000 reizes vairāk HCl nekā hēlija.

Hēliju pirmo reizi saŔķidrināja Heike Kamerlings-Onness 1908. gadā. Cietu hēliju izdevās iegÅ«t Villemam Kēzomam 1926. gadā. Kēzoms arÄ« atklāja Ŕķidrā hēlija-4 fāzu pāreju 2,17 K temperatÅ«rā (virs Ŕīs temperatÅ«ras eksistējoÅ”o Ŕķidro fāzi sauc par hēliju-I, bet zemākā temperatÅ«rā eksistē hēlijs-II). 1938. gadā Pjotrs Kapica atklāja, ka hēlijam-II nepiemÄ«t viskozitāte. Å Ä« neparastā parādÄ«ba tika nosaukta par supraplÅ«stamÄ«bu (supratekamÄ«bu) un to iespējams izskaidrot tikai ar kvantu fizikas metodēm. SupraplÅ«stoÅ”i Ŕķidrumi pieder pie tā saucamajiem kvantu Ŕķidrumiem - tajos kvantu efekti izpaužas makroskopiskā lÄ«menÄ«.

Ķīmiskās īpaŔības

[labot | labot pirmkodu]

Hēlijs Ä·Ä«miskos savienojumus veido tikai visai ekstremālos apstākļos, parastā temperatÅ«rā un spiedienā hēlija savienojumi ir ļoti nestabili. Piemēram, elektriskās izlādes procesā var rasties jonizētas divatomu molekulas He2+, kurām ir divas saistoŔās un viena irdinoŔā molekulārā orbitāle ā€” (Ļƒssaist)2(Ļƒsird)1. Tādēļ Ŕāds molekulārais jons ir stabils, kamēr vien nepiesaista trÅ«kstoÅ”o elektronu, kas normālos apstākļos notiek momentāni ā€” tad hēlija molekula uzreiz sadalās divos neitrālos atomos.[4] Tāpat iespējams arÄ« molekulārais jons ā€” savienojums ar Å«deņradi HeH+.

IzmantoŔana

[labot | labot pirmkodu]

Hēliju tā inertuma dēļ izmanto aizsargatmosfēras radÄ«Å”anai kausējot, griežot vai metinot aktÄ«vus metālus, kā arÄ« silÄ«cija kristālu audzÄ“Å”anā. Hēlija atmosfērā elektriskais loks rada seviŔķi augstu temperatÅ«ru, kas palielina metināŔanas ātrumu. Hēliju lieto kā nesējgāzi gāzu hromatogrāfijā.
Tā kā hēlijs ir ļoti viegla un nedegoÅ”a gāze, to plaÅ”i izmanto aerostatu, gaisa balonu un dirižabļu uzpildÄ«Å”anai.

Å Ä·idru hēliju lieto tehnikā metālu supravadÄ«tspējas radÄ«Å”anai (piemēram, supravadoÅ”os elektromagnētos) un zinātniskās laboratorijās par aukstuma pārnesēju dažādos zemas temperatÅ«ras fizikas eksperimentos, kā arÄ« kodolreaktoru dzesÄ“Å”anai.

Hēlijam-3 ir lielas perspektīvas nākotnes enerģētikā kā kodoltermiskajai degvielai.

Skatīt arī

[labot | labot pirmkodu]

Atsauces

[labot | labot pirmkodu]
  1. 1 2 Š’Ń€ŠµŠ“Š½Ń‹Šµ хŠøŠ¼ŠøчŠµŃŠŗŠøŠµ Š²ŠµŃ‰ŠµŃŃ‚Š²Š°. ŠŠµŠ¾Ń€Š³Š°Š½ŠøчŠµŃŠŗŠøŠµ сŠ¾ŠµŠ“ŠøŠ½ŠµŠ½Šøя эŠ»ŠµŠ¼ŠµŠ½Ń‚Š¾Š² V-VIII Š³Ń€ŃƒŠæŠæ. Š”ŠæрŠ°Š²Š¾Ń‡Š½ŠøŠŗ. Š›., "Š„ŠøŠ¼Šøя", 1989 (krieviski)
  2. ā†‘ Bils Stetems. Zini, ko tu pērc! RÄ«ga, Zvaigzne ABC, 2007 ISBN 978-9984-40-470-7
  3. ā†‘ ŠŸŠ¾ŠæуŠ»ŃŃ€Š½Š°Ń Š¼ŠµŃ…Š°Š½ŠøŠŗŠ°, 2010, ā„–3, 15. lpp (krieviski)
  4. ā†‘ N.Ahmetovs. Neorganiskā Ä·Ä«mija, RÄ«ga, "Zvaigzne", 1978

Ārējās saites

[labot | labot pirmkodu]
Saturs iegūts no "https://lv.wikipedia.org/w/index.php?title=Hēlijs&oldid=4476863"