Главная › Новости

Гелий химические и физические свойства Гелий химический справочник

Опубликовано: 02.12.2017

ГЕЛИЙ  (от греч. helios-солнце; лат. Helium) He, хим. элемент VIII гр. периодич. системы, ат. н. 2, ат. м. 4,002602; относится к благородным газам. Атмосферный гелий состоит из изотопов 3Не (0,00013% по объему) и 4Не. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для 4Не 68*10-32 м2, для 3Не-54*10-26 м2. Конфигурация электронной оболочки 1s2; энергия ионизации Не0 -> Не+ -> Не2 + соотв. 2372 и 5250 кДж/моль; ван-дер-ваальсов радиус 0,122 нм, ковалентный радиус 0,04-0,06 нм.

Гелий-один из наиб. распространенных элементов космоса-занимает второе место после водорода. Содержание гелия в атмосфере (образуется в результате распада Ac, Th, U) 5,27*10-4% по объему. Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5*1014 м3. Гелионосные прир. газы содержат, как правило, до 2% по объему гелия; главные пром. месторождения этих газов находятся в США (2,1*1010 м3 Т.), СССР, Канаде (108 м3), ЮАР. Гелий содержится также в минералах: клевеите, монаците, торианите (до 10,5 л/кг).

Свойства.  Гелий-одноатомный газ без цвета и запаха. Св-ва изотопов гелия приведены в таблице. Ур-ния температурной зависимости давления пара 4Не: 

Теплопроводность гелия 0,1437 Вт/(м*К); магн. восприимчивость — 1,9*10-6; ур-ние температурной зависимости вязкости: *107 = 5,023Т0,647 Па*с (4-1000 К).

СВОЙСТВА ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ 

Жидкий гелий-квантовая жидкость, т.е. жидкость, в макроскопич. объеме к-рой проявляются квантовые св-ва составляющих ее атомов. Квантовые эффекты существенны при очень низких т-рах, когда длина волны де Бройля для теплового движения атомов становится сравнимой с расстоянием между ними. На рисунке приведенадиаграмма состояния 4Не. При 2,17 К и давлении паров 0,005 МПа (т. наз. -точка) жидкий 4Не (бозе-жидкость) претерпевает фазовый переход второго рода (от Не I к Не II), сопровождающийся резким изменением ряда св-в: теплоемкости, вязкости, плотности и др. С увеличением давления т-ра перехода  смещается в область более низких т-р (зависимость от давления показана на рисунке -линией). Для Не II характерна сверхтекучесть-способность протекать без трения через узкие (диам. менее 100 нм) капилляры и щели. Это св-во открыто в 1938 П.Л. Капицей. Сверхтекучесть обусловлена переходом при т-рах ниже части атомов жидкого гелия в состояние с нулевым импульсом. Не I бурно кипит во всем объеме, Не II-спокойная жидкость с ясно выраженным мениском. Различие в их поведении объясняется необычайно высокой теплопроводностью Не II (во много миллионов раз выше, чем у Не I). Сверхтекучесть проявляет также и жидкий 3Не (ферми-жидкость) вблизи абс. нуля (менее 2,6*10-3 К) и давлении ок. 3,4 МПа. Жидкий гелий-единственное в-во, не затвердевающее при нормальном давлении даже вблизи О К. Он кристаллизуется только под давлением более 2,5 МПа. Кристаллич. решетка 4Не гексагональная с плотной упаковкой. 3Не при одной и той же т-ре в зависимости от давления может находиться в двух модификациях:  (решетка кубическая) и  (гексагональная с плотной упаковкой); т-ра тройной точки  3,15 К, давл. 14,3 МПа; у 4Не тройная точка отсутствует.