Що таке гелій? Відповідь банально проста. Гелій – це газ. Він інертний, немає кольору, смаку та є дуже легким – лише трохи важчим за водень. Загалом ці два елементи тісно взаємопов’язані та разом формують значну частину світової матерії. Проте саме гелій, хоча він і є номером два у таблиці Менделєєва, буде головним героєм нашого блогу.
Сьогодні розповідаємо про історію, цікаві факти та сфери застосування цього благородного газу.
Історія відкриття Гелію
18 серпня 1868 року французький астроном П'єр Жансен, перебуваючи в індійському місті Гунтур, спостерігав повне сонячне затемнення, досліджуючи спектри хромосфери величної зірки. Тоді науковцю вдалося налаштувати спектроскоп таким чином, щоб можна було проводити необхідне спостереження і у звичайний день. Наступної ж доби він виявив нову лінію та негайно написав про це у Французьку академію наук (ФАН). От тільки шлях від Індії до Європи в ті часи був довгим.
Через два місяці (20 жовтня), не знаючи про досліди французького колеги, таке ж відкриття зробив британський вчений Норман Лок'єр. Виявивши на сонці жовту лінію, яку раніше ніколи не помічав, він теж надіслав листа з відповідним повідомленням до ФАН. Неймовірно, але обидва спостереження були отримані поважною інституцією 24 жовтня. Тож відкривачами гелію було визнано і Жансена, і Лок’єра. Щоправда, саме Норман ще через два роки зрозумів, що виявив новий хімічний елемент та запропонував назву – Гелій (похідне від грецького «геліос», що означає сонце).
Довгий час наукова спільнота вважала, що це метал. І лише в 1895 році гелій було виявлено на Землі. Його з-поміж інших газів виділив шотландський хімік Уільям Ремзі, який за свої дослідження у 1904 році отримав Нобелівську премію.
Основні властивості гелію та його видобуток
Гелій має низку унікальних властивостей, які роблять його незамінним у багатьох сферах науки, технологій та промисловості. Почнімо з того, що гелій є дуже безпечним газом. Він повністю нетоксичний та у разі витоку не створює шкідливої концентрації у повітрі. Також гелій не підтримує горіння, оскільки не контактує з киснем. Ця особливість додає спокою користувачам, оскільки гарантує, що газ не спровокує вибух або пожежу, якщо вступить у контакт із вогнем.
Гелій має дуже низьку температуру кипіння, орієнтовно – -269 градусів Цельсія. Це дозволяє використовувати його для створення холодних умов, які необхідні для проведення деяких наукових досліджень, медичних процедур (МРТ) та у виробництві напівпровідників. Також цей газ володіє низькою щільністю. Він – легший за повітря. А отже є знахідкою для заповнення кульок та аеростатів, оскільки дозволяє цим конструкціям здійматися догори та летіти.
А як видобувають гелій? Гелій отримують з природного газу процесом низькотемпературного розділення, що називається фракційною перегонкою. Спершу спеціалізовані компанії знаходять газове родовище, розвідують його. За допомогою газових насосів або іншого обладнання зі свердловин викачують газ, який в подальшому очищують та передають до стадії «фракціонування». Гелій, який має найнижчу температуру кипіння серед компонентів природного газу, виділяється в ході цього процесу.
Найбільшим виробником та постачальником гелію у світі є компанії із США.
Як використовують гелій у промисловості, медицині та повсякденному житті
Одним із найбільш поширених прикладів використання гелію є заповнення ним аеростатів та повітряних кульок. Це відбувається завдяки його низькій щільності, яка забезпечує швидке підняття кулі «до хмаринок». Він не вступає у жодні реакції з іншими газами та речовинами і має здатність менше проникати крізь стінки, що дозволяє аеростату залишатися у повітрі довший період часу.
Гелій – ключовий компонент у виробництві напівпровідникових приладів. Високочистий гелій використовується для охолодження у процесі літографії напівпровідників, завдяки чому виходить отримувати більш якісний кінцевий продукт.
Цей газ широко застосовано у лазерних технологіях, у яких він, через свою здатність допомагати у створенні стимульованої емісії фотонів, виконує функцію генерації лазерного променю. Також гелій потрібен в металургії у якості інертного захисного газу для виплавки чистих металів та у зварювальному виробництві, де він виступає інертним середовищем.
Знайшлося для гелію застосування і в харчовій промисловості, де його беруть для заморожування деяких продуктів та їхнього кращого зберігання в упаковці. Ну звісно ж – медицина. Найперше – це МРТ. Тут наш благородний газ забезпечує охолодження магнітних обмоток провідників у МРТ-апаратах. Це дозволяє стабілізувати магнітне поле, необхідне для отримання чітких та точних зображень внутрішніх органів і тканин пацієнтів. Також він актуальний для кріотерапії та для зберігання біологічних зразків.
Як бачимо, гелій виконує ряд важливих функцій та використовується у багатьох сферах нашого життя. Він потрібен і для промисловості, і для медицини, і навіть для вивчення космосу. Тож і ми продовжимо вивчати цей газ у наших наступних публікаціях.
