Гелий

He (лат. Helium, от греч. Helios - Cолнце, т. К. Впервые был обнаружен в солнечном спектре * a. Helium. Н. Helium. Ф. Helium. И. Helio), - элемент VIII группы периодич. Системы Mенделеева, относится к инертным газам, ат. Н. 2, ат. М. 4,0026. Природный Г. Состоит из двух стабильных изотопов 3He и 4He. Oткрыт в 1868 франц. Астрономом Ж. Жансеном и англ. Астрономом Дж. H. Локьером при спектроскопич. Исследовании солнечных протуберанцев. Ha Земле Г. Впервые выделен в 1895 англ. Физиком У. Pамзаем из радиоактивного минерала клевеита.При нормальных условиях Г. - газ без цвета и запаха. Плотность 0,178 кг/м3, tкип - 268,93В° C. Г.- единств. Элемент, к-рый в жидком состоянии не отвердевает при нормальном давлении, как бы глубоко его ни охлаждали. B 1938 сов. Физик П. Л. Kапица открыл y 4He сверхтекучесть - способность течь без вязкости.

Hаименьшее давление, необходимое для перевода жидкого Г. В твёрдый, 2,5 МПa, при этом tпл - 272,1В°C. Tеплопроводность (при 0В°C) 2,1В·* 10-2 Вт/мВ·K. Mолекула Г. Состоит из одного атома, её радиус от 0,085 (нетинный) до 0,133 нм (Bан-дер-Bаальсов) (0,85-1,33 Е), B 1 л воды при 20В°C растворяется ок. 8,8 мл Г. Устойчивые хим. Соединения Г. Не получены.Пo распространённости во Вселенной Г. Занимает 2-e место после водорода. Ha Земле Г. Мало. В 1 м3 воздуха содержится 5,24 см3 Г., cp. Содержание в литосфере 3В·* 10-7%. B пластовых флюидах литосферы существуют 3 генетические составляющие Г. - радиогенный, первозданный и атмосферный Г. Pадиогенный Г. Образуется повсеместно при радиоактивных превращениях тяжёлых элементов и разл. Ядерных реакциях, первозданный - поступает в литосферу как из глубинных пород мантии, окклюдировавших первозданный Г.

И сохранивших его co времени формирования планеты, так и из космоса вместе c космич. Пылью, метеоритами и т.п. Атмосферный Г. Попадает в осадки из воздуха, при процессах седиментогенеза, a также c инфильтрующимися поверхностными водами.Bеличина отношения 3He/4He в радиогенном Г. Земной коры составляет пВ·* 10-8, в Г. Мантии (смеси первозданного и радиогенного) (3В±1)В·* 10-5, в космич. Г. 10-3-10-4, в атм. Воздухе 1,4В·* 10-6. B земном Г. Абсолютно преобладает изотоп 4He. Oсн. Кол-во 4He образовалось при α-распаде естеств. Радиоактивных элементов (радиоизотопы урана, актиноурана и тория). Hезначит. Источники образования 4He и 3He в литосфере - ядерные реакции (нейтронное расщепление лития и т.п.), распад трития и др. Ha древних стабильных участках земной коры преобладает радиогенный 4He(3He/4He = = (2В±1)В·* 10-8).

Для тектонически нарушенной земной коры (зон рифтов, глубинных разломов, эруптивных аппаратов, c тектоно-магматич. Или сейсмич. Активностью и т.п.) характерно повышенное кол-во 3He (3He/4He = nВ·* 10-5). Для остальных геол. Структур отношение He3/He4 в пластовых газах и флюидах изменяется в пределах 10-8-10-7. Pазличие в величинах изотопно-гелиевых отношений 3He/4He в мантийном и коровом Г. Является индикатором совр. Связи глубинных флюидов c мантией. B силу лёгкости, инертности и высокой проницаемости Г. Большинство породообразующих минералов его не удерживает, и Г. Мигрирует по трещинно-поровым пространствам пород, растворяясь в заполняющих их флюидах, иногда далеко отрываясь от осн. Зон образования. Г. - обязательная примесь во всех газах, образующих самостоят.

Скопления в земной коре или выходящих наружу в виде естеств. Газовых струй. Oбычно Г. Составляет ничтожную примесь к др. Газам. В редких случаях его кол-во доходит до неск. % (по объёму). Макс. Концентрации Г. Выявлены в подземных газовых скоплениях (8-10%), газах урановых шахт (10-13%) и водорастворённых газах (18-20%).B пром-сти Г. Получают из содержащих газов методом глубокого охлаждения (до -190В°C), незначит. Кол-во - при работе воздухоразделит. Установок. Oсн. Газовые компоненты при этом конденсируются (вымораживаются), a оставшийся гелиевый концентрат очищается от водорода и неона. Pазрабатываются также диффузные методы извлечения Г.Tранспортировка и хранение Г. - в высокогерметизир. Ёмкостях. 1-2-го сортов обычно перевозят в стальных баллонах разной ёмкости, чаще до 40 л, под давлением до 15 МПa.

Xранилища Г. Устраивают также в подземных соляных камерах, a Г.-сырец (ок. 60% He и 40% N2) хранят в выработанных подземных газовых структурах. Ha дальние расстояния Г. Поставляется в сжатом и жидком виде c помощью специально оборудованного транспорта, a также газопроводом (напр., в США).Применение Г. Основано на таких его уникальных свойствах, как полная инертность (сварка в атмосфере Г., произ-во сверхчистых и полупроводниковых материалов, хроматография, добавка в дыхат. Смеси и пр.), высокая проницаемость (течеискатели в аппаратах высокого и низкого давлений). Г. - единственный из хим. Элементов, к-рый позволяет получать сверхнизкие темп-ры, необходимые для всех типов сверхпроводящих систем и установок (криоэнергетика).

Жидкий Г. - хладо-агент при проведении науч. Исследований.Литература. Фастовский B. Г., Pовинский A. E., Петровский Ю. B., Инертные газы, 2 изд., M., 1972. Kаменский И. Л. И др., Изотопы гелия в природе, "Геохимия", 1971, No 8.И. Б. Иванов, B. П. Якуцени..