Helium | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Superfluid flydende helium ( T ≤ 2 K ). | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Position i det periodiske system | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Symbol | Hej | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Efternavn | Helium | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atom nummer | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gruppe | 18 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Periode | 1 e periode | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Blok | Bloker s | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elementfamilie | Ædelgas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektronisk konfiguration | 1 s 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elektroner efter energiniveau | 2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Elementets atomare egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atommasse | 4,002602 ± 0,000002 u | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Atomisk radius (calc) | 128 pm ( 31 pm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kovalent radius | 28 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Van der Waals-radius | 140 pm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxidationstilstand | 0 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Oxid | ukendt | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ioniseringsenergier | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1 re : 24.587387 eV | 2 e : 54,417760 eV | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mest stabile isotoper | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Enkle kropsfysiske egenskaber | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Almindelig tilstand | Gas | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volumenmasse |
0,1786 g · L -1 ( 0 ° C , 1 atm ); 0,125 kg · L -1 (flydende, -268,93 ° C ) ligning:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Krystal system | Kompakt sekskantet | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Farve | Farveløs | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusionspunkt | 0,95 K ( 26 atm ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kogepunkt | −268,93 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fusionsenergi | 5,23 kJ · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Fordampningsenergi | 0,08 kJ · mol -1 ( 1 atm , -268,93 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritisk temperatur | −267,96 ° C | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Kritisk pres | 2.26 atm | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Molært volumen | 22,414 × 10 -3 m 3 · mol -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Damptryk |
ligning:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lydens hastighed | 972 m · s -1 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Massiv varme | Cp 20,79 J · mol -1 · K -1
ligning:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Varmeledningsevne | 152,0 mW · m- 1 · K -1 ( 26,85 ° C ) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forskellige | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o CAS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o ECHA | 100.028.334 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
N o EF | 231-168-5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Forholdsregler | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SGH | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Advarsel H280 og P410 + P403 H280 : Indeholder gas under tryk; kan eksplodere ved opvarmning P410 + P403 : Beskyttes mod sollys. Opbevares i et godt ventileret område. |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
WHMIS | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
PÅ, A : Kritisk komprimeret gas- temperatur = −267,9 ° C Oplysning ved 1,0% i henhold til klassificeringskriterier |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Transportere | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1046 : KOMPRIMERET HELIUM Klasse: 2.2 Mærkat: 2.2 : Ikke-brandfarlige, ikke-giftigegasser(svarer til grupper udpeget af A eller stort O); |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Enheder af SI & STP, medmindre andet er angivet. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Den helium er det grundstof af atomnummer 2 af Han symbol. Det er en ædelgas (eller ædelgas), praktisk taget indifferent , den første af de ædelgas familien i periodiske system af elementerne . Dens kogepunkt er det laveste blandt kendte kroppe, og det eksisterer kun i fast form, når det udsættes for et tryk på mere end 25 atmosfærer .
Helium har to stabile isotoper : helium 4 ( 4 He), den mest rigelige, og helium 3 ( 3 He). Disse to isotoper adskiller sig, i modsætning til de fleste kemiske grundstoffer, i deres egenskaber, fordi forholdet mellem deres atommasser er vigtigt. På den anden side giver kvanteeffekter, følsomme ved lav energi, dem meget forskellige egenskaber. Denne artikel handler hovedsageligt om helium 4 ( 4 He). Helium 3- artiklen samler de specifikke egenskaber for 3 He- isotopen .
Ordet helium blev konstrueret af det græske Helios ( Ἥλιος / Hếlios , " Solen " ), idet dette element blev observeret for første gang i solspektret på18. august 1868, under en total solformørkelse , af astronom Jules Janssen .
Helium er efter brint det mest rigelige element i universet . Det meste af dette helium blev produceret under den primære nukleosyntese, men andre processer producerer det, især α-radioaktivitet ( se underafsnit Naturlig overflod ). På jorden , ifølge et skøn fra Bureau of Land Management i De Forenede Stater i 2006, er heliumressourcer i alt 52 milliarder kubikmeter.
Helium har forskellige anvendelser i stærk vækst, mens industriproduktionen er faldet af økonomiske årsager: dens knaphed bliver bekymrende. I 2016 er heliummarkedet imidlertid fra et økonomisk synspunkt roligt, og det er for nylig gået fra mangel til overskud.
Otte isotoper af helium er kendt. Den helium 3 (to protoner og en neutron) og helium-4 (to protoner og to neutroner) er stabile, andre er ekstremt ustabil, så godt som sikkert kun eksisterer under deres uddannelse. I jordens atmosfære er der kun et helium-3- atom for hver million helium-4- atomer . I modsætning til de fleste elementer varierer den isotopiske overflod af helium meget afhængigt af dens oprindelse på grund af forskellige dannelsesprocesser. Den mest rigelige isotop, helium 4 , produceres på Jorden af α-radioaktiviteten af tunge grundstoffer: de α-partikler, der produceres der, er fuldt ioniserede helium 4- kerner . Den helium-4 er en kerne til den usædvanlige stabilitet, fordi dets nukleoner er anbragt i hele lag .
Overalt i universet blev det meste af det tilstedeværende helium dannet (i enorme mængder, ca. 25% af alt stof) under den primære nukleosyntese . Næsten hele resten af helium produceret i universet er (eller har været) under stjernernes nukleosyntese.
Den helium-3 er til stede på Jorden kun i spormængder; de fleste stammer fra dannelsen af Jorden, skønt lidt stadig falder på den, fanget i interstellært støv . Spor produceres også stadig af tritiums β-radioaktivitet . Klipper i jordskorpen har isotopiske forhold, der varierer op til en faktor 10, og disse forhold kan bruges til at bestemme oprindelsen af klipper og sammensætningen af jordens kappe . Den helium-3 er mere rigelige i stjernerne, men det er produceret under nuklear fusion , stjerner ikke frigiver meget lidt (ligesom deuterium og lithium , eller bor ), da det n 'vises kun i en mellemliggende kæde fører til helium 4 : det "forbruges", da det produceres i stjernerne. Som et resultat er isotopforholdet i det interstellære medium ca. 100 gange højere end på Jorden. Ekstraplanetære materialer, såsom regolit fra månen eller asteroider, har spor af helium 3 fra solvinden . Månens overflade indeholder en koncentration i størrelsesordenen 10-8 . Et antal forfattere, der startede med Gerald Kulcinski i 1986, har foreslået at udforske månen, udvinde helium-3 fra regolit og bruge den til at generere energi gennem kernefusion.
Den helium-4 kan afkøles til ca. 1 K ved inddampning. Den helium-3 , som har et lavere kogepunkt, kan afkøles til 0,2 K ved den samme fremgangsmåde. Blandinger af lige dele af helium 3 og 4 adskilles, under 0,8 K , fordi de ikke længere er blandbare på grund af deres forskelle ( helium 4- atomet er et boson, mens heliumatomet 3 er en fermion , de følger to forskellige kvantestatistikker) . De udvanding køleskabe bruge denne egenskab til at opnå nogle millikelvins.
Andre isotoper af helium kan produceres ved nukleare reaktioner , som er ustabile og hurtigt henfalder til andre kerner. Isotopen med den korteste halveringstid er helium 2 (2 protoner uden nogen neutroner: diprotonet , der henfalder til to protoner i 3 × 10 −27 s ). Den helium 5 og helium 7 henfald ved emission af en neutron med en halveringstid på 7,6 × 10 -23 s og 2,9 × 10 -21 s hhv. Den helium 6 og helium 8 sønderdeles ved β radioaktivitet med en halveringstid på 0,8 s og 0,119 s henholdsvis. De Isotopes 6 og 8 har en løs struktur, hvor neutroner kredser langt fra hjertet, kaldes det nukleare halogen .
Helium er en farveløs, lugtfri og giftfri gas. Det er praktisk taget kemisk inert , monoatomisk under alle omstændigheder. I en lang række temperaturer og tryk opfører den sig eksperimentelt som en ideel gas , hvilket gør det til et privilegeret stof til eksperimentering med fysisk-kemiske teorier. De to stabile isotoper af helium er de eneste kemiske forbindelser, der ikke har et tredobbelt punkt .
Den termiske ledningsevne for heliumgas er større end for alle gasser undtagen brint, og dens specifikke varme er usædvanlig høj. Dens Joule-Thomson-koefficient er negativ ved stuetemperatur, hvilket betyder, at den i modsætning til de fleste gasser opvarmes, når den kan slappe frit af. Joule-Thomson inversionstemperaturen er ca. 40 K eller -233,15 ° C ved et tryk på 1 atm . Når det er afkølet under denne temperatur, kan helium flydes ved afkøling på grund af dets ekspansion.
Helium er også den mindst vandopløselige gas af alle kendte gasser. På grund af den lille størrelse af dets atomer er dens diffusionshastighed gennem faste stoffer tre gange den for luft og omkring 65% af brint.
Heliums brydningsindeks er tættere på enhed end nogen anden gas. Lydens hastighed i helium er større end i nogen anden gas undtagen brint.
I modsætning til plasma er gas en fremragende elektrisk isolator.
Mest udenjordisk helium findes i plasmatilstand , hvis egenskaber adskiller sig markant fra atomare heliums egenskaber. I plasmaet er heliumets elektroner ikke bundet til kernen, hvilket fører til en meget høj elektrisk ledningsevne, selv når ioniseringen er delvis. Ladede partikler er meget følsomme over for elektriske og magnetiske felter. For eksempel interagerer ioniseret helium og brint i solvinden med jordens magnetosfære i solvinden , hvilket giver anledning til fænomenerne Birkeland-strømme og den polære aurora .
Ligesom andre ædelgasser har helium metastabile energiniveauer, der gør det muligt at forblive ophidset i en elektrisk afladning, hvis spænding er under dets ioniseringspotentiale. Dette tillader dets anvendelse i udladningslamper .
I modsætning til andre grundstoffer forbliver helium flydende til absolut nul ved tryk under 25 atm . Dette er en direkte konsekvens af kvantemekanikken: mere præcist er atomenergien i systemets jordtilstand for høj til at tillade størkning (se underkapitel #Solid ).
Under kogepunktet ved 4,22 K og over lambda element til 2,176 8 K , den helium-4 eksisterer som en normal farveløs væske kaldet helium I . Ligesom andre kryogene væsker koger den, når den opvarmes, og trækker sig sammen, når temperaturen sænkes. Den helium Jeg har et brydningsindeks tæt på den for gas: 1,026; hvilket gør overfladen så vanskelig at se, at vi ofte bruger polystyrenskumflåder til at se dens niveau. Denne farveløse væske har en meget lav viskositet og en densitet på 0,125 = 1/8 , hvilket kun er en fjerdedel af den værdi, der er forudsagt af klassisk fysik . Man er nødt til at ty til kvantemekanik for at forklare denne egenskab, og derfor kaldes flydende helium i dens forskellige former kvantevæske , hvilket betyder, at virkningerne af kvantemekanik, normalt kun følsomme i mikroskopisk skala, manifesterer sig i makroskopisk skala, fordi helium atom 4 er et boson . Dette fortolkes som en konsekvens af det faktum, at kogepunktet er så tæt på absolut nul, at tilfældige termiske bevægelser ikke længere kan maskere atomare egenskaber.
Flydende helium under lambdapunktet begynder at udvise ganske usædvanlige egenskaber i en tilstand kaldet helium II .
Ved overgangen fra helium I til helium II ved lambdapunktet udvides helium. Når temperaturen falder, fortsætter helium II med at ekspandere op til ca. 1 K , hvor det begynder at trække sig sammen igen som de fleste kroppe.
Den helium II kan strømme gennem kapillærer 10 -7 til 10 -8 m uden viskositet målbare. Men når vi måler viskositeten mellem to skiver, der roterer i forhold til hinanden, finder vi en viskositet, der kan sammenlignes med den for gasformigt helium. Nuværende teori forklarer denne kendsgerning ved hjælp af en to-fluid model af László Tisza (in) til helium II . I denne model består flydende helium under lambdapunktet af en blanding af heliumatomer i jordtilstand og atomer i ophidsede tilstande, der opfører sig mere som en almindelig væske.
En illustration af denne teori er givet ved springvand-effekten . I dette eksperiment nedsænkes et lodret rør med en lille dyse ved sin øvre ende i sin nedre ende i et bad af helium II . Den er blokeret der af en sintret skive , gennem hvilken kun væsken uden viskositet kan cirkulere. Hvis vi opvarmer røret ved f.eks. At tænde det, transformerer vi superfluid-delen til almindelig væske. For at genskabe ligevægten mellem de to væsker og badet trænger supervæske gennem den sintrede prop, og for at bevare volumen vil en del af indholdet af røret blive skubbet ud gennem den øvre dyse og danne en stråle, som kan afbryde ved at ophøre med at varme.
Den termiske ledningsevne af helium II er større end for nogen anden kendt organ. Dette forhindrer helium II i at koge, da enhver varmeindgang straks bevæger sig til overfladen, hvor den simpelthen fordamper til gas. Denne ledningsevne er en million gange større end helium I og flere hundrede gange kobber. Dette skyldes det faktum, at ledning af varme finder sted ved hjælp af en ekstraordinær kvantemekanisme. De fleste materialer, der er gode varmeledere, har et valensbånd med frie elektroner, der bruges til at lede varme. Den Helium II har ikke en sådan tape endnu godt varmeledende. Den varme flow adlyder ligninger svarende til bølgeligningerne for udbredelse af lyd i luft. Når varme indføres, bevæger den sig ved 20 m s -1 ved 1,8 K i helium II . Disse bølger kaldes anden lyd .
I modsætning til almindelige væsker kryber helium II langs overflader, selv tilsyneladende mod tyngdekraften . Det vil flygte fra en ikke lukket container ved at kravle til siderne, medmindre den støder på et mindre koldt sted, hvor det fordamper. Uanset overfladen bevæger den sig i en film på ca. 30 nm . Denne film kaldes Rollins film til minde om den fysiker, der først karakteriserede den, Bernard V. Rollin. Som et resultat af denne effekt og helium II 's evne til at passere hurtigt gennem små åbninger er det vanskeligt at begrænse flydende helium. Medmindre fartøjet er klogt konstrueret, vil helium II bestige væggene og passere gennem ventilerne, indtil det når et varmere område, hvor det vil fordampe. Bølgerne, der spredes langs en Rollins-film, adlyder de samme ligninger som bølger i lavt vand, men genoprettelseskraften her er van der Waals-kraften i stedet for tyngdekraften. Disse bølger er kendt som den tredje lyd .
Helium størkner kun under virkningen af stærkt tryk. Det resulterende praktisk talt usynlige og farveløse faste stof er meget komprimerbart; laboratoriekompression kan reducere dens volumen med mere end 30%. Med en kubisk elasticitetsmodul i størrelsesordenen 5 × 107 Pa er den halvtreds gange mere komprimerbar end vand. Under normale trykforhold, og i modsætning til andre grundstoffer, størkner helium ikke og forbliver flydende til absolut nul . Den helium faststof kræver et tryk på ca. minimum 26 atm . Det er ofte ret vanskeligt at skelne fast helium fra flydende helium, hvis brydningsindeks er næsten identiske. Det faste stof har en høj latent varme (fusionsvarme) og en sekskantet krystalstruktur, som den for vand.
Som alle ædelgasser har helium sit fulde valenslag, hvilket indebærer meget lav kemisk reaktivitet. Da det ikke er i stand til at reagere underlag, er det (sammen med neon ) det mindst reaktive af alle enkle kroppe .
Helium kan dog danne ustabile forbindelser ( excimerer ) med wolfram, iod, fluor, svovl og fosfor i plasmafasen ved udledning eller på anden måde. He Ne , Hg He 10 , W He 2 og molekylionerne He 2 + , He 2 ++ , HeH + , He D + blev skabt på denne måde. Denne teknik har også muliggjort produktionen af det neutrale molekyle He 2 , som har et større antal båndsystemer, og HgHe, hvis samhørighed kun synes at stole på polariseringskræfter . Teoretisk andre bestanddele, såsom helium fluorohydride (HHE F ) er også mulige. I 2013 blev lithiumheliide LiHe dannet i gasform ved laserablation ved meget lav temperatur ( 1 til 5 K ).
De første dokumenterede stabile heliumforbindelser er endohedrale fullerenkomplekser , såsom He @ C 60 , hvor et heliumatom er fanget i et bur med C 60 fulleren . Siden da er det blevet vist, at ved meget højt tryk (større end 113 GPa ) er det muligt at danne en stabil forbindelse af helium og natrium, Na 2 Han . Sådanne molekyler kan også findes i højtrykskæmpeplaneter som Jupiter og Saturn .
Fra det indre af jorden fremkommer (i lavaer og vulkanske gasser ) helium rig på helium 3 , som menes at være oprindelig (dvs. erhvervet under dannelsen af jorden for næsten 4,6 milliarder år siden ). Hvis det var i luftform eller opløst i mineraler i den nedre kappe, ville det have haft rigelig tid til at afgas næsten fuldstændigt i betragtning af dets flygtighed og temperaturerne inde i jorden. Det skal derfor opbevares som et stabilt mineral under forholdene i den nedre kappe , men ingen er kendt. 2018 Beregningen af frie entalpi af tusind hypotetiske men plausible helium forbindelser forudsagt en (og kun én) fri enthalpi forbindelse lille nok til at fange helium i kappen i stedet for at efterlade det. Gratis, jern dioxid og helium FeO 2 Han.
Helium, neutralt under standardbetingelser, er ikke-toksisk, spiller ingen biologisk rolle og findes i spormængder i humant blod. Hvis der inhaleres nok, så det ilt, der er nødvendigt til normal vejrtrækning , forskydes, bliver kvælning mulig.
Lydfil | |
Tekst læst med helium | |
Brug om nødvendigt den foregående sidetast i browseren i slutningen af høringen . (da) Helium er et farveløst, lugtfrit, smagløst, ikke-toksisk, inert monatomisk kemisk element, der leder den ædle gasserie i det periodiske system, og hvis atomnummer er 2. Dens kogepunkter og smeltepunkter er de laveste blandt elementerne og den eksisterer kun som en gas undtagen under ekstreme forhold . | |
Har du problemer med at bruge disse medier? | |
---|---|
Stemmen til et individ, der har inhaleret helium, skifter midlertidigt tone mod høje harmoniske - helium er tre gange mindre tæt end luft, lydens hastighed bliver således højere - og da den grundlæggende frekvens d 'er et hulrum fyldt med gas proportionalt med hastigheden af lyd svarer inhalationen af helium til en stigning i resonansfrekvenser af det fonatoriske apparat, der modulerer den grundlæggende frekvens, der gives af stemmebåndene . En modsat virkning, sænkning af klangfarvet, kan opnås ved indånding af en tættere gas, såsom svovlhexafluorid .
Indånding af rent helium ved lave doser er normalt sikkert, da det er en inaktiv gas . Imidlertid kan brugen af helium, der sælges i handel, som den, der bruges til at blæse balloner, være farlig på grund af de mange forurenende stoffer, den kan indeholde, spor af andre gasser eller aerosoler af smøreolie.
Indånding af overskydende helium kan være farligt, da helium simpelthen er en kvælende , som erstatter det ilt, der kræves til normal vejrtrækning. Åndedræt rent helium forårsager kvælning inden for få minutter. Indånding af helium direkte fra cylindre under tryk er yderst farligt på grund af den høje strømningshastighed, som kan producere barotrauma, der river lungevæv og kan være dødelig. Denne ulykke er dog ret sjælden, da der kun var to dødsfald mellem 2000 og 2004 i USA.
Ved højt tryk (over 20 atm eller 2 MPa ) kan en blanding af helium og dioxygen ( heliox ) føre til højtryksnervøs syndrom , en slags modbedøvende virkning. Ved at tilsætte lidt nitrogen til blandingen kan problemet undgås. Ikke desto mindre kan dykning under højt tryk nervesyndrom kun modvirkes ved tilsætning af brint , idet tilsætningen af nitrogen er stærkt narkotisk, så snart det samlede tryk når 5 bar.
Helium administreres i blandinger indeholdende mindst 20% dioxygen til patienter med forhindring af øvre eller nedre luftvej. Heliums lave viskositet gør det således muligt at reducere vejrtrækningsarbejdet.
Sikkerhedsforanstaltninger for kryogent helium svarer til dem, der kræves for flydende nitrogen ; sin ekstremt lave temperatur kan forårsage kolde forbrændinger .
Indånding af en stor mængde på én gang producerer let kvælning , hvilket fører til et kort men farligt tab af bevidsthed . Der er også nogle tilfælde af hjerneemboli eller alvorlige lungeproblemer hos mennesker, der inhalerer helium under tryk.
Endvidere er ekspansionshastigheden mellem væskefasen og gasfasen sådan, at den kan forårsage eksplosioner i tilfælde af hurtig fordampning, hvis der ikke er installeret et trykbegrænsende udstyr.
Reservoirer af helium gas ved 5 - 10 K skal også håndteres, som om de indeholdt flydende helium på grund af den store og hurtig termisk ekspansion som finder sted, når helium under 10 K indføres ved stuetemperatur..
På trods af sin høje pris bruges helium til mange anvendelser, der kræver nogle af dets unikke egenskaber, såsom dets lave kogepunkt , lave densitet , lave opløselighed , høje varmeledningsevne eller dets kemisk og biologisk inerte karakter . Det findes kommercielt i flydende eller gasform. I flydende form kan man finde små tanke kaldet dewars , som kan rumme op til 1000 l helium eller i store ISO-tanke med nominel kapacitet op til 40.000 l . På gasform, er små mængder af helium leveres i høje trykflasker indeholdende op til 8,5 m 3 standard, mens store mængder leveres i tryk tankskibe, som kan have kapacitet op til 5.000 m 3 standarder.
På grund af sin inaktivitet, dens høje varmeledningsevne , dens gennemsigtighed over for neutroner, og fordi den ikke danner radioaktive isotoper i reaktorer, anvendes helium som varmeoverføringsfluid i visse atomreaktorer afkølet af varme .
Helium bruges som en beskyttende atmosfære under væksten af monokrystallinsk silicium til fremstilling af integrerede kredsløb og optiske fibre , til produktion af titanium og zirconium og i gaskromatografi , fordi det er inaktivt.
På grund af sin kemiske inerti, dens ideelle termodynamiske og brændende egenskaber , dens høje lydhastighed og en stor Laplace-koefficient , er den også nyttig i supersoniske vindtunneller eller til installationer, der studerer forbigående fænomener.
De samme egenskaber gør det muligt at bruge den i forseglede harddiske for at øge deres kapacitet. Da ingen forsegling er perfekt, har disse diske en detektor, der signalerer ethvert tab af helium, der er farligt for disken over tid.
Helium blandet med en tungere gas, såsom xenon, er nyttig til termoakustisk køling på grund af det store forhold mellem termisk kapacitet og lavt Prandtl-antal . Heliums kemiske inerti har miljømæssige fordele i forhold til andre kølesystemer, som bidrager til ozonhullet eller den globale opvarmning .
Da det diffunderer gennem faste stoffer tre gange hurtigere end luft, bruges helium til at detektere lækager i ultrahøjt vakuumudstyr eller højtryksbeholdere.
Det bruges også sammen med fødevareprodukter (fødevaretilsætningsstof godkendt af EU under referencen E939 ) for at gøre det muligt at kontrollere forseglingen af emballagen (se listen over tilsætningsstoffer til fødevarer ).
Brugen af helium reducerer virkningerne af forvrængning på grund af temperaturvariationer i rummet mellem linserne på visse teleskoper eller briller på grund af dets usædvanligt lave brydningsindeks . Denne metode bruges især til solteleskoper, der udsættes for betydelige temperaturvariationer, men for hvilke et kabinet, der understøtter trykforskellen mellem atmosfære og vakuum, ville være for tungt.
Alderen af klipper og mineraler, der indeholder uran og thorium, kan estimeres ved at måle deres heliumindhold ved en proces kaldet heliumdatering .
Flydende helium bruges også til at afkøle visse metaller til de ekstremt lave temperaturer, der kræves til superledningsevne , for eksempel til superledende magneter, der især anvendes til MR- detektorer . Den LHC på CERN bruger 120 t af flydende helium for at holde temperaturen af magneterne til 1,9 K . Mere generelt anvendes lavtemperaturhelium i kryogener .
På grund af dets lave opløselighed i nervevæv , helium blandinger, såsom trimix , heliox og er helium anvendes til dyb dykning at mindske virkningerne af nitrogennarkose . På dybder større end 150 m tilsættes små mængder brint til helium-dioxygenblandingen for at modvirke nervesyndromet under højt tryk .
På disse dybder reducerer den lave densitet af helium åndedrætsindsatsen betydeligt.
De He-Ne lasere har forskellige applikationer, især læsere stregkode .
Da helium er lettere end luft, kan det bruges til at puste luftskibe og gratis eller bundet balloner. Selvom brint har ca. 7% mere bæreevne, har helium fordelen ved at være ubrændbart (og endda flammehæmmende).
Udforskning af atmosfæren, især for meteorologi, udføres med balloner, det meste af tiden oppustet med helium.
I raketteknologi bruges helium som et fortrængningsmedium til at styre brændstoffet og oxidatoren i mikrogravitationstanke ved tryk og sikre blandingen af brint og ilt, der føder fremdrivningsdyserne. Det bruges også til at rense disse stoffer fra jordudstyr inden lanceringen og til at forkøle flydende brint fra rumfartøjer . For eksempel forbrugte Saturn V- raketten omkring 370.000 m 3 helium til start.
Helium er det næstmest forekommende element i det kendte univers efter brint og udgør 23% af dets baryoniske masse . Langt størstedelen af helium blev dannet ved primær nukleosyntese inden for få minutter efter Big Bang . Dette er grunden til, at måling af dens overflod hjælper med at fastsætte visse parametre for kosmologiske modeller. Gennem det meste af eksistensen af stjerner er det dannet af kernefusion af brint. I slutningen af deres liv bruger stjernerne helium som råmateriale til skabelse af tungere grundstoffer ved meget hurtigere, endog eksplosive processer. I sidste ende kommer helium i universet kun en meget lille del af stjernerne.
I jordens atmosfære er koncentrationen af helium 5,2 × 10 −6 i volumen. Denne lave koncentration er ret konstant over tid på grund af en balance mellem den kontinuerlige produktion af helium i klipperne og flugten til rummet ved forskellige mekanismer . I den terrestriske heterosfære er en del af den øvre atmosfære, helium og andre lette gasser de mest rigelige bestanddele.
Næsten alt helium på jorden kommer fra α radioaktivitet . Det findes hovedsageligt i uran- og thoriumforbindelser , herunder pitchblende , carnotite og monazite , fordi de udsender α-partikler , som er kerner af ioniseret helium He 2+ , som straks neutraliseres med elektroner. Det anslås, at der produceres 3.000 t helium hvert år i litosfæren . I jordskorpen er koncentrationen af helium 8 × 10 −6 i volumen. I havvand er det kun 4 × 10 −12 . Der er også små mængder i mineralvand , vulkanske gasser og meteorisk jern . Da helium fanges som naturgas af uigennemtrængelige stenlag, findes de højeste koncentrationer af helium i naturgasfelter, hvorfra det mest kommercielle helium ekstraheres. Dens volumenkoncentration i forhold til naturgas varierer fra nogle få dele pr. Million til en koncentration på 7% identificeret i San Juan County, New Mexico .
I 2016 sagde et firma kaldet "Helium", at det havde identificeret tre mulige massive felter af dette element i Tanzania , der er store nok - ifølge det - til at forsyne verden i flere årtier, og derfor søger de 40 millioner dollars i investering i at prøve at bore i Tanzania i 2017. Nogle eksperter mener ikke desto mindre, at udnyttelsen af dette depositum ikke ville være rentabelt i lang tid, fordi ifølge dem er verdensmarkedet for nylig kommet ind i en periode med overproduktion på grund af mere økonomisk brug og i største marked i USA , Qatar og Rusland .
Til anvendelse i stor skala ekstraheres helium ved fraktioneret destillation fra naturgas, som kan indeholde op til 7%. Da helium har et lavere kogepunkt end nogen anden krop, bruges lav temperatur og højt tryk til at flyde næsten alle andre gasser (hovedsagelig dinitrogen og metan ). Det resulterende rå helium oprenses derefter ved udsættelse for lavere og lavere temperaturer, som udfælder stort set alt kvælstof og andre resterende gasser fra gasblandingen. Endelig anvendes aktivt kul til et sidste oprensningstrin for således at opnå helium med en kvalitet på 99,995%. Den største urenhed i helium af klasse A er neon . For at afslutte rensningen flydes det meste af det producerede helium ved en kryogen proces. Likvefaktion er nødvendig for programmer der bruger flydende helium og desuden tillader helium leverandører til at reducere omkostningerne ved ekstern transport, som de større flydende helium tanke har en kapacitet på mindst fem gange større end de større. Trailere bærer under tryk helium gasflasker a .
I 2005 blev ca. 160 millioner kubikmeter helium ekstraheret fra naturgas eller trukket fra reserver med ca. 83% fra USA , 11% fra Algeriet og resten hovedsageligt fra Rusland og Polen . I USA ekstraheres det meste af helium fra naturgas i Hugoton og nærliggende felter i Kansas, Oklahoma og Texas.
En anden metode til fremstilling og oprensning af helium er diffusion af rå naturgas gennem semipermeable membraner eller andre barrierer.
Det er muligt at syntetisere helium ved at bombardere lithium eller bor med højenergiprotoner, men dette er ikke en økonomisk levedygtig produktionsmetode.
Den første indikation af helium observeres den 18. august 1868Som et klart gult stribe ved en bølgelængde på 587,49 nm i spektret af kromosfæren af sol . Denne linje opdages af den franske astronom Jules Janssen under en total formørkelse i Guntur (Indien) . Først menes denne linje at være natrium . Det20. oktobersamme år, den engelske astronom Norman Lockyer observeret en gul streg i solens spektrum, som han kaldte Fraunhofer linje D 3 , på grund af dets nærhed til de velkendte linjer D 1 og D 2 af natrium. Han konkluderer, at det er forårsaget af et element af solen, der er ukendt på jorden. Lockyer og den engelske kemiker Edward Frankland navngiver dette element efter det græske ord for Sun, ἥλιος ( helios ).
I 1882 lykkedes det Luigi Palmieri for første gang at demonstrere tilstedeværelsen af helium på Jorden ved spektralanalyse af lavaen fra Vesuv .
Det 26. marts 1895Britisk kemiker Sir William Ramsay isolater helium på Jorden ved behandling kleveite (en række begblende , indeholdende mindst 10% sjældne jordarter ) med mineralske syrer . Ramsay ledte efter argon , men efter at have adskilt kvælstof og ilt fra gassen frigivet af svovlsyre , bemærkede han en lysegul linje i spektroskopet, der faldt sammen med D3- linjen observeret i solspektret.
Disse prøver identificeres som helium af Lockyer og den britiske fysiker William Crookes . Uanset hvad det er isoleret fra cleveiten samme år af kemikere Per Theodor Cleve og Abraham Langlet (i) i Uppsala , der akkumulerer nok gas til at være i stand til nøjagtigt at bestemme dets atomvægt .
Helium var også blevet isoleret af den amerikanske geokemiker William Francis Hillebrand , et par år før Ramsays opdagelse, ved at bemærke usædvanlige spektrallinjer, når man undersøgte en prøve af uaninit. Men Hillebrand tilskriver disse linjer dinitrogen. Hans lykønskningsbrev til Ramsay præsenterer et interessant tilfælde af opdagelse og næsten opdagelse inden for videnskab.
I 1907, Ernest Rutherford og Thomas Royds viste, at a-partikler er helium kerner , ved at tillade partiklerne at indtaste gennem en tynd glasvindue af et rør, hvor de evakueret, derefter oprette en udladning i røret for at studere spektret af den nye gas i det. I 1908 blev helium for første gang flydende af den hollandske fysiker Heike Kamerlingh Onnes ved afkøling af gassen under 1 K . Han forsøger at størkne det ved at sænke temperaturen yderligere, men mislykkes, da helium ikke har et tredobbelt punkt . Det er en studerende af Onnes, Willem Hendrik Keesom , der formår at størkne under tryk 1 cm 3 helium i 1926.
I 1938 opdagede den sovjetiske fysiker Pyotr Leonidovich Kapitsa , at helium-4 næsten ikke havde nogen viskositet ved temperaturer tæt på absolut nul, et fænomen, der nu kaldes overflødighed. I 1972 blev det samme fænomen observeret i helium 3 , men ved en temperatur meget tættere på absolut nul, af de amerikanske fysikere Douglas D.Osheroff , David M. Lee og Robert C. Richardson . Fænomenet i helium 3 fortolkes som dannelsen af atompar, som er fermioner , for at danne bosoner , analogt med Cooper-parerne af elektroner på basis af superledningsevne .
Efter en olieboring i Dexter , Kansas i 1903 , var den producerede gasstråle ubrændbar. Erasmus Haworth (in) , geologen fra staten Kansas, indsamlede nogle prøver af den producerede gas og bragt til University of Kansas , Lawrence . Ved hjælp af kemikere Hamilton Cady (en) og David McFarland blev det bestemt, at gassen, i volumen, 72% nitrat, 15% methan (en brændbar procentdel kun med mere ilt) gas og 12% ikke kunne identificeres. Yderligere analyse viser Cady og McFarland, at 1,84% af gasprøven er helium. Dette viser, at trods sin globale knaphed på jorden er helium koncentreret i store mængder under de amerikanske store sletter og tilgængelig til produktion som et biprodukt af udnyttelse af naturgas. De største reserver af helium er i Hugoton-feltet og i nærliggende felter i det sydvestlige Kansas med udvidelser til Texas og Oklahoma.
Dette tillod USA at blive verdens førende producent af helium. Efter forslag fra Sir Richard Threlfall (in) subsidierer Navy of the United States tre små eksperimentelle heliumproduktionsanlæg under første verdenskrig . Målet er at forsyne de fastbundne spærreballoner med denne ikke-brændbare gas, som er lettere end luft. I alt 5.700 m 3 af 92% helium produceres af dette program, skønt der tidligere er produceret mindre end 100 liter i alt. Noget af denne gas bruges til verdens første heliumfyldte luftskib, US Navy C-7, indviet på sin jomfrurejse fra Hampton Roads i Virginia til Bolling Field i Washington den1 st december 1921.
Selvom gas-kondensationsprocessen ved lav temperatur ikke blev udviklet tidligt nok til at spille en væsentlig rolle under første verdenskrig, vil produktionen fortsætte. Helium bruges primært til at puste balloner op . Denne anvendelse vil øge efterspørgslen under 2. verdenskrig , ligesom efterspørgslen efter lysbuesvejsning .
Den helium massespektrometer er også afgørende for Manhattan atombomben projekt.
Den amerikanske regering oprettede i 1925 en National Helium Reserve i Amarillo , Texas , med det formål at levere aerostater, militært personel i krigstid og civile i fredstid. På grund af USAs militære embargo mod Tyskland var levering af helium der begrænset, og Hindenburg måtte pumpes op med brint med de katastrofale konsekvenser, der fulgte, da det brændte ned. Forbruget af helium efter 2. verdenskrig faldt, men reserven blev øget i 1950'erne for at sikre leveringen af flydende helium til raketstart under rumløb og den kolde krig . I 1965 overskred forbruget af helium i USA otte gange det maksimale, det nåede under krigstid.
Efter Helium- lovændringerne fra 1960 ( Public Law 86-777 ) oprettede United States Bureau of Mines fem private fabrikker til udvinding af helium fra naturgas. Til dette heliumbeskyttelsesprogram konstruerer Præsidiet en 684 km rørledning fra Bushton, Kansas , til Cliffside nær Amarillo, et delvist udtømt felt. Den således leverede helium-kvælstofblanding injiceres og opbevares indtil behovet, når den ekstraheres og oprenses.
I 1995 blev der samlet en milliard kubikmeter gas, men reserven har 1,4 milliarder dollars i gæld, hvilket fører til, at USAs kongres i 1996 gradvist ophører med sin aktivitet. Den efterfølgende Helium-privatiseringslov fra 1996 (offentlig lov 104-273) instruerer det amerikanske indenrigsministerium om at begynde at tømme reserven i 2005.
Helium produceret mellem 1930 og 1945 var ca. 98,3% rent (~ 2% nitrogen), hvilket var ideelt til aerostater. I 1945 blev en lille mængde 99,9% helium produceret til brug i lysbuesvejsning. Allerede i 1949 var der kommercielle mængder på 99,995% helium af klasse A til rådighed.
I flere år producerede USA over 90% af verdens kommercielt tilgængelige helium med ekstraktionsanlæg i Canada, Polen, Rusland og andre nationer, der producerede resten. Ifølge denne undersøgelse (ifølge en undersøgelse (august 2010), vil De Forenede Staters reserver være opbrugt inden 2040 (næsten en tredjedel af verdens behov leveres af USA, hvis globale produktionskapacitet er ca. 142 millioner kubikmeter (i 2010), mens forbruget udgjorde 180 millioner kubikmeter og at helium synes "vigtigt for de fleste af dets applikationer" ).
I midten af 1990'erne begyndte en ny fabrik at producere i Arzew , Algeriet . Med 1,7 × 10 7 m 3 om året kan den dække al europæisk efterspørgsel eller omkring 16% af verdensproduktionen. I mellemtiden oversteg forbruget i USA 15.000 t i 2000. I 2004-2006 blev der bygget to yderligere anlæg, et i Ras Laffan ( Qatar ), der producerede 9,2 ton flydende helium pr. Dag, dvs. 1,88 × 10 7 m 3 om året, og den anden i Skikda (Algeriet). Algeriet blev hurtigt den næststørste producent af helium. I denne periode steg heliumforbruget og produktionsomkostningerne. Mellem 2002 og 2007, helium priserne fordoblet, og alene i 2008, store leverandører hævet deres priser med ca. 50% . Dette er knyttet til den meget lave produktion og forbrug af helium, hvilket gør det vanskeligt at matche dem, da få producenter ønsker at investere i dette " nichemarked ".
Robert Richardson ( Nobelprisen i fysik ) i 2010 advarede det internationale samfund om risikoen for mangel og argumenterede for en stigning i priserne for at afspejle knapheden på dette element og spilde det mindre .
Virksomheden 45-8 Energy med hovedkontor i Metz indgav i oktober 2019 en eksklusiv efterforskningstilladelse for helium sydvest for Nièvre- afdelingen i Frankrig. Præfekturs svar forventes i september 2020.
på. (en) Z. Cai, R. Clarke, N. Ward, WJ Nuttall, BA Glowacki, " Modelling Helium Markets " [PDF] , University of Cambridge ,2007(adgang til 22. juni 2009 ) .
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | ||||||||||||||||
1 | H | Hej | |||||||||||||||||||||||||||||||
2 | Li | Være | B | VS | IKKE | O | F | Født | |||||||||||||||||||||||||
3 | Ikke relevant | Mg | Al | Ja | P | S | Cl | Ar | |||||||||||||||||||||||||
4 | K | Det | Sc | Ti | V | Cr | Mn | Fe | Co | Eller | Cu | Zn | Ga | Ge | Es | Se | Br | Kr | |||||||||||||||
5 | Rb | Sr | Y | Zr | Nb | Mo | Tc | Ru | Rh | Pd | Ag | CD | I | Sn | Sb | Du | jeg | Xe | |||||||||||||||
6 | Cs | Ba | Det | Det her | Pr | Nd | Om eftermiddagen | Sm | Havde | Gd | TB | D y | Ho | Er | Tm | Yb | Læs | Hf | Dit | W | Re | Knogle | Ir | Pt | På | Hg | Tl | Pb | Bi | Po | På | Rn | |
7 | Fr | Ra | Ac | Th | Pa | U | Np | Kunne det | Er | Cm | Bk | Jf | Er | Fm | Md | Ingen | Lr | Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |
8 | 119 | 120 | * | ||||||||||||||||||||||||||||||
* | 121 | 122 | 123 | 124 | 125 | 126 | 127 | 128 | 129 | 130 | 131 | 132 | 133 | 134 | 135 | 136 | 137 | 138 | 139 | 140 | 141 | 142 |
alkali metaller |
Alkalisk jord |
Lanthanider |
overgangsmetaller metaller |
Dårlige metaller |
Metal- loids |
Ikke- metaller |
halo -gener |
Ædle gasser |
Varer uklassificeret |
Actinides | |||||||||
Superactinider |