Гелий
1s² · 2
Второй по распространённости элемент во Вселенной и самый инертный из всех. Гелий — единственное вещество, которое не затвердевает при атмосферном давлении даже при абсолютном нуле, и единственное, у которого наблюдается сверхтекучесть.
3D-модель
Модель Бора: ядро и электронные оболочки по конфигурации. Валентные электроны подсвечены.
Тяните, чтобы вращать; колесо — масштаб
Атомные свойства
- Атомный номер
- 2
- Атомная масса
- 4.003 а.е.м.
- Электронная конфигурация
- 1s²
- Электроны по оболочкам
- 2
- Блок
- s-блок
- Группа
- Благородные газы
- Период
- 1
- Электроотрицательность (Полинг)
- нет данных
- Электроотрицательность (Аллен)
- 4.16
- Атомный радиус
- 31 pm
- Ковалентный радиус
- 28 pm
- Ван-дер-ваальсов радиус
- 140 pm
- 1-я энергия ионизации
- 2 372.3 kJ/mol
- 2-я энергия ионизации
- 5 250.5 kJ/mol
- Сродство к электрону
- 0 kJ/mol
- Характерные степени окисления
- 0
- Степени окисления
- 0
Физические свойства
- Состояние при 25 °C
- газ
- Плотность
- 0.00018 g/cm³
- Температура плавления
- 0.95 K · -272.2 °C
- Температура кипения
- 4.22 K · -268.9 °C
- Скорость звука
- 972 m/s
Тепловые свойства
- Теплота плавления
- 0.0138 kJ/mol
- Теплота испарения
- 0.0829 kJ/mol
- Удельная теплоёмкость
- 5.193 J/(g·K)
- Теплопроводность
- 0.1513 W/(m·K)
Механические свойства
- Модуль Юнга
- нет данных
- Модуль сдвига
- нет данных
- Модуль объёмного сжатия
- нет данных
- Коэффициент Пуассона
- нет данных
- Твёрдость по Моосу
- нет данных
- Твёрдость по Бринеллю
- нет данных
Электрические и магнитные свойства
- Удельное сопротивление
- нет данных
- Магнитный тип
- диамагнетик
- Точка Кюри
- нет данных
- Точка Нееля
- нет данных
- Температура сверхпроводимости
- нет данных
Кристаллическая структура
- Кристаллическая решётка
- гексагональная плотноупакованная (ГПУ)
- Параметры решётки
- a = 424 pm · c = 346 pm
Распространённость
- В земной коре
- 0.008 mg/kg
- В океане
- 7.2·10⁻⁶ mg/L
- Во Вселенной
- 2.3·10⁸ mg/kg
- В теле человека
- нет данных
Изотопы
| Изотоп | Распространённость | Период полураспада | Тип распада |
|---|---|---|---|
| 3He | 0.0002 % | стабилен | — |
| 4He | 100 % | стабилен | — |
Гелий-3 составляет лишь 0,0002 % земного гелия, но именно он даёт смеси для рефрижераторов растворения, охлаждающих до тысячных долей кельвина.
Открытие
- Год открытия
- 1868
- Кто открыл
- Пьер Жансен и Норман Локьер
- Где
- Индия и Англия
- Происхождение названия
- от греческого «helios» — Солнце: впервые найден в спектре солнечной короны
История
Гелий сначала нашли не на Земле, а на Солнце: в 1868 году Жансен и Локьер заметили в спектре солнечной короны жёлтую линию, не принадлежавшую ни одному известному элементу. На Земле его выделили только через 27 лет, в 1895 году, из урановой руды.
Где встречается
Земной гелий почти весь радиогенный: это альфа-частицы от распада урана и тория, накопившиеся в газовых месторождениях за сотни миллионов лет. В атмосфере его лишь 5 частей на миллион — лёгкий газ безвозвратно уходит в космос.
Как получают
Криогенной перегонкой природного газа: экономически оправдана добыча из месторождений, где гелия хотя бы 0,3 %. Крупнейшие источники — США, Катар и Алжир.
Роль в живой природе
Биологической роли не имеет и в организме не задерживается. Вдыхание гелия делает голос выше, потому что звук в нём распространяется почти втрое быстрее, чем в воздухе.
Безопасность
Сам по себе нетоксичен, но вытесняет кислород: вдыхание чистого гелия из баллона под давлением приводило к смертельной баротравме лёгких и асфиксии.
Применение
- Охлаждение сверхпроводящих магнитов в МРТ-томографах и ускорителях
- Защитная атмосфера при сварке и выращивании кристаллов кремния
- Наполнение воздушных шаров и дирижаблей — негорючая замена водороду
- Дыхательные смеси для глубоководных погружений: гелий не вызывает азотного наркоза
- Поиск утечек в вакуумных системах — самая мелкая молекула проходит в самую малую щель
Любопытные факты
- Гелий назван в честь Солнца — единственный элемент, открытый на другом небесном теле раньше, чем на Земле.
- Ниже 2,17 К жидкий гелий становится сверхтекучим: он течёт без вязкости и сам выползает по стенкам сосуда наружу.
- Мировые запасы гелия конечны и невозобновимы — улетевший в атмосферу гелий вернуть невозможно.
- Ядро гелия-4 настолько устойчиво, что именно оно вылетает при альфа-распаде тяжёлых ядер.
- У гелия самая низкая температура кипения из всех веществ: 4,2 К, то есть −269 °C.