Zašto zalihe helijuma ponestaju? Uništavanje vere u drevnu zemlju.

autor nepoznat

Helijum (Helijum, He) je hemijski element na broju 2 u periodnom sistemu.

18. avgusta 1868. očekivalo se potpuno pomračenje Sunca. Astronomi širom svijeta aktivno su se pripremali za ovaj dan. Nadali su se da će riješiti misteriju prominencija - svjetlećih izbočina vidljivih u vrijeme potpune pomračenja Sunca duž rubova solarnog diska. Neki astronomi su vjerovali da su prominencije visoke lunarne planine, koje su, u vrijeme potpunog pomračenja Sunca, obasjane sunčevim zracima; drugi su mislili da su istaknute planine planine na samom Suncu; treći su vidjeli vatrene oblake sunčeve atmosfere u solarnim projekcijama. Većina je vjerovala da ispupčenja nisu ništa drugo do optička iluzija.

Godine 1851, tokom pomračenja Sunca posmatranog u Evropi, nemački astronom Šmit ne samo da je video solarne projekcije, već je i uspeo da uoči da se njihovi obrisi menjaju tokom vremena. Na osnovu svojih zapažanja, Schmidt je zaključio da su istaknuti oblaci užarenog plina izbačeni u sunčevu atmosferu džinovskim erupcijama. Međutim, čak i nakon Schmidtovih zapažanja, mnogi astronomi su i dalje smatrali vatrene izbočine optičkom iluzijom.

Tek nakon potpunog pomračenja 18. jula 1860. godine, koje je uočeno u. U Španiji, kada su mnogi astronomi svojim očima vidjeli solarne projekcije, a talijanski astronomi Secchi i Francuz Dellar uspjeli ne samo da ih skiciraju, već i da ih fotografišu, niko nije sumnjao u postojanje prominencija.

Do 1860. već je izmišljen spektroskop - uređaj koji omogućava da se posmatranjem vidljivog dijela optičkog spektra odredi kvalitativni sastav tijela iz kojeg se dobiva posmatrani spektar. Međutim, na dan pomračenja Sunca, niko od astronoma nije koristio spektroskop da vidi spektar prominencija. Spektroskop je zapamćen kada se pomračenje već završilo.

Zato je, pripremajući se za pomračenje Sunca 1868. godine, svaki astronom uvrstio spektroskop na listu instrumenata za posmatranje. Jules Jansen, poznati francuski naučnik, nije zaboravio ovaj uređaj kada je otišao u Indiju da posmatra prominence, gde su uslovi za posmatranje pomračenja Sunca, prema proračunima astronoma, bili najbolji.

U trenutku kada je pjenušavi disk Sunca bio potpuno prekriven Mjesecom, Jules Jansen je, ispitujući spektroskopom narandžasto-crveni plamen koji je bježao s površine Sunca, vidio u spektru, pored tri poznate linije vodonika. : crvena, zeleno-plava i plava, nova, nepoznata - svijetlo žuta. Nijedna od supstanci poznatih hemičarima tog vremena nije imala takvu liniju u dijelu spektra gdje ju je otkrio Jules Jansen. Isto otkriće, ali kod kuće u Engleskoj, napravio je astronom Norman Lockyer.

Pariška akademija nauka je 25. oktobra 1868. primila dva pisma. Jedan, napisan dan nakon pomračenja Sunca, došao je iz Guntura, malog grada na istočnoj obali Indije, od Julesa Janssena; drugo pismo od 20. oktobra 1868. bilo je iz Engleske od Normana Lockyera.

Pristigla pisma pročitana su na sastanku profesora Pariške akademije nauka. U njima su Jules Jansen i Norman Lockyer, nezavisno jedan od drugog, prijavili otkriće iste "solarne supstance". Ovu novu supstancu, pronađenu na površini Sunca pomoću spektroskopa, Lockyer je predložio da se helijum nazove od grčke riječi za "sunce" - "helios".

Takva podudarnost iznenadila je naučni skup profesora Akademija i istovremeno svjedočila o objektivnoj prirodi otkrića nove hemijske supstance. U čast otkrića supstance solarnih baklji (prominence) izbačena je medalja. Na jednoj strani ove medalje ugravirani su portreti Jansena i Lockyera, a na drugoj lik starogrčkog boga sunca Apolona u kočiji koju vuku četiri konja. Ispod kočije je bio natpis na francuskom: "Analiza solarnih projekcija 18. avgusta 1868."

Godine 1895. londonski hemičar Henry Myers skrenuo je pažnju Williama Ramsaya, poznatog engleskog fizičara i hemičara, na tada zaboravljeni članak geologa Hildebranda. U ovom članku Hildebrand je tvrdio da neki rijetki minerali, kada se zagrijavaju u sumpornoj kiselini, emituju plin koji ne gori i ne podržava sagorijevanje. Među ovim rijetkim mineralima bio je i kleveit, koji je u Norveškoj pronašao Nordenskiöld, poznati švedski istraživač polarnih područja.

Ramsay je odlučio istražiti prirodu plina sadržanog u kleveitu. U svim hemijskim radnjama u Londonu, Ramsayevi pomoćnici uspjeli su kupiti samo ... jedan gram klevete, plativši za to samo 3,5 šilinga. Nakon što je iz dobivene količine kleveita izdvojio nekoliko kubnih centimetara plina i očistio ga od nečistoća, Ramsay ga je ispitao spektroskopom. Rezultat je bio neočekivan: ispušteni plin iz kleveita pokazao se ... helijum!

Ne vjerujući svom otkriću, Ramsay se obratio Williamu Crookesu, tadašnjem vodećem specijalistu za spektralnu analizu u Londonu, sa zahtjevom da istraži plin koji se oslobađa iz cleveitea.

Crookes je istražio gas. Rezultat studije potvrdio je Ramsayevo otkriće. Dakle, 23. marta 1895. godine na Zemlji je otkrivena supstanca koja je pronađena na Suncu prije 27 godina. Istog dana, Ramsay je objavio svoje otkriće, poslavši jednu poruku Kraljevskom društvu u Londonu, a drugu poznatom francuskom hemičaru akademiku Berthelotu. U pismu Berthelotu, Ramsay je tražio da o svom otkriću obavijesti naučni skup profesora Pariške akademije.

Petnaest dana nakon Ramsaya, nezavisno od njega, švedski hemičar Langley je izolovao helijum iz kleveita i, poput Ramsaya, prijavio je svoje otkriće helijuma hemičaru Berthelotu.

Po treći put, helijum je otkriven u vazduhu, gde je, prema Ramziju, trebalo da dođe iz retkih minerala (kleveit i dr.) tokom razaranja i hemijskih transformacija na zemlji.

Male količine helijuma pronađene su i u vodi nekih mineralnih izvora. Tako ga je, na primjer, pronašao Ramsay u ljekovitom izvoru Cotret na Pirinejima, engleski fizičar John William Rayleigh pronašao ga je u vodama izvora u poznatom ljetovalištu Bath, njemački fizičar Kaiser otkrio je helijum u izvorima koji šikljaju u planine Švarcvalda. Međutim, najviše helijuma je pronađeno u nekim mineralima. Nalazi se u samarskitu, fergusonitu, kolumbitu, monazitu, uraninitu. Mineral torijanit sa ostrva Cejlon sadrži posebno veliku količinu helijuma. Kilogram torijanita, kada se zagrije usijano, oslobađa 10 litara helijuma.

Ubrzo je ustanovljeno da se helijum nalazi samo u onim mineralima koji sadrže radioaktivni uranijum i torij. Alfa zraci koje emituju neki radioaktivni elementi nisu ništa drugo do jezgra atoma helijuma, koji se spajanjem elektrona pretvaraju u atome helija.

Helijum je prozirni gas, bez mirisa i ukusa, sledeći element atomske težine posle vodonika. Apsolutno je inertan, odnosno ne ulazi ni u kakve reakcije. Od svih supstanci, helijum ima najnižu tačku ključanja od -269°C. Tečni helijum je najgladnija tečnost. Helijum se "zamrzava" na -272°C. Ova temperatura je samo jedan stepen viša od temperature apsolutne nule.

Helijum je najbolji gas za vazduhoplovna vozila. Za njihovo punjenje obično se koristi mješavina helijuma (85%) sa vodonikom (15%). Ogromne količine helijuma (do 200.000 kubnih metara), koje su u prošlosti bile potrebne za punjenje vazdušnih brodova, vađene su uglavnom iz prirodnih gasova.

Za bombardiranje velikih gradova, uglavnom glavnih gradova Engleske i Francuske, njemačka komanda je koristila cepeline tokom Prvog svjetskog rata. Za njihovo punjenje je korišten vodonik. Stoga je borba protiv cepelina bila relativno jednostavna: zapaljivi projektil koji je pao u školjku cepelina zapalio je vodonik, cepelin je odmah planuo i izgorio. Od 123 cepelina izgrađena u Njemačkoj tokom Prvog svjetskog rata, 40 je izgorjelo od zapaljivih granata, ali jednog dana je Generalštab britanske vojske bio iznenađen porukom od posebnog značaja. Direktni pogoci zapaljivih granata na njemački cepelin nisu dali rezultate. Cepelin se nije zapalio, već je polako, očigledno propuštajući neki nepoznati gas, poleteo nazad.

Vojni stručnjaci su bili zbunjeni i, uprkos hitnoj i detaljnoj raspravi o pitanju nezapaljivosti cepelina od zapaljivih projektila, nisu mogli pronaći potrebno objašnjenje. Zagonetku cepelina riješio je engleski hemičar Richard Threlfall. U pismu britanskom admiralitetu, napisao je: "...Vjerujem da su Nemci izmislili neki način da izvuku helijum u velikim količinama, a ovaj put su napunili školjku svog cepelina ne vodonikom, kao obično, već helijumom ...".

Međutim, uvjerljivost Threlfallovih argumenata bila je umanjena činjenicom da u Njemačkoj nije bilo značajnijih izvora helijuma. Istina, helijum se nalazi u zraku, ali on tamo nije dovoljan: jedan kubni metar zraka sadrži samo 5 kubnih centimetara helijuma. Pored toga, rashladna mašina Linde sistema, koja nekoliko stotina kubnih metara vazduha pretvara u tečnost u jednom satu, mogla je da proizvede ne više od 3 litre helijuma za to vreme.

3 litre helijuma na sat! A da biste napunili cepelin, potrebno vam je 5-6 hiljada kubnih metara. m. Za dobijanje takve količine helijuma, jedna Linde mašina bi morala da radi bez prestanka oko dve stotine godina, dve stotine takvih mašina bi dalo potrebnu količinu helijuma u jednoj godini. Izgradnja 200 postrojenja za pretvaranje zraka u tečnost za proizvodnju helijuma ekonomski je vrlo neisplativa, a praktički besmislena.

Odakle su njemački hemičari dobili helijum?

Ovo pitanje je, kako se kasnije pokazalo, riješeno relativno jednostavno. Davno prije rata, njemačke parobrodske kompanije koje su isporučivale robu u Indiju i Brazil dobile su instrukcije da utovare parobrode koji se vraćaju ne običnim balastom, već monazitnim pijeskom, koji sadrži helijum. Tako je stvorena rezerva "helijumskih sirovina" - oko 5 hiljada tona monazitnog peska, iz kojeg se dobija helijum za cepeline. Osim toga, helijum je izvađen iz vode mineralnog izvora Nauheim, koja je dala do 70 kubnih metara. m helijuma dnevno.

Incident s vatrostalnim cepelinom bio je poticaj za novu potragu za helijumom. Hemičari, fizičari, geolozi počeli su intenzivno da traže helijum. To je odjednom postalo od velike vrijednosti. Godine 1916. 1 kubni metar helijuma koštao je 200.000 zlatnih rubalja, odnosno 200 rubalja po litru. Ako uzmemo u obzir da litra helijuma teži 0,18 g, onda 1 g košta preko 1000 rubalja.

Helijum je postao predmet lova za trgovce, špekulante, berzanske dilere. Helijum je u značajnim količinama pronađen u prirodnim gasovima koji izlaze iz utrobe zemlje u Americi, u državi Kanzas, gde je, nakon što je Amerika ušla u rat, izgrađena fabrika helijuma u blizini grada Fort Vorta. Ali rat je završio, rezerve helijuma su ostale neiskorištene, cijena helijuma je naglo pala i na kraju 1918. iznosila je oko četiri rublje po kubnom metru.

Helij izvađen s takvim poteškoćama Amerikanci su upotrijebili tek 1923. da napune sada mirni zračni brod Shenandoah. Bio je to prvi i jedini zračni teretno-putnički brod na svijetu napunjen helijumom. Međutim, njegov "život" bio je kratkog vijeka. Dvije godine nakon rođenja, Shenandoah je uništila oluja od 55 hiljada kubnih metara. m, gotovo cjelokupna svjetska zaliha helijuma, koja je sakupljana šest godina, raspršila se bez traga u atmosferi tokom oluje koja je trajala samo 30 minuta.

U ronjenju, helijum se koristi za proizvodnju umjetnog zraka. Umjetni zrak, u kojem je dušik djelimično zamijenjen helijumom, koristi se za olakšavanje disanja roniocima koji rade pod posebno visokim pritiskom.

Kao što znate, rastvorljivost gasova u tečnostima, pod jednakim uslovima, direktno je proporcionalna pritisku. Ronioci koji rade pod visokim pritiskom imaju mnogo više rastvorenog azota u krvi u odnosu na normalne uslove koji postoje na površini vode. Kada se diže iz dubine, kada se pritisak približi normalnom, rastvorljivost dušika se smanjuje i njegov višak se počinje oslobađati. Ako se uspon vrši brzo, oslobađanje viška rastvorenih gasova se dešava tako nasilno da se krvlju i vodom bogata tkiva tela, zasićena gasom, pjene sa masom azotnih mehurića poput šampanjca kada se otvori boca. Formiranje dušičnih mjehurića u krvnim žilama narušava rad srca, njihova pojava u mozgu narušava njegove funkcije, dovodi do teških poremećaja vitalnih funkcija organizma i smrti. Kako bi se spriječio razvoj opisanih pojava, poznatih pod nazivom "kesonska bolest", uspon ronilaca, odnosno prelazak sa visokog tlaka na normalan, odvija se vrlo sporo. U tom se slučaju višak otopljenih plinova oslobađa postepeno i ne dolazi do bolnih poremećaja.

Primjenom umjetnog zraka, u kojem je dušik zamijenjen slabije rastvorljivim helijumom, mogućnost štetnih poremećaja gotovo je potpuno eliminisana. To omogućava roniocima da povećaju dubinu spuštanja (do 100 metara ili više) i produže vrijeme provedeno pod vodom.

"Helijumski" vazduh ima gustinu tri puta manju od gustine običnog vazduha. Stoga je lakše udisati "helijumski" zrak nego inače (smanjuje se rad respiratornih mišića). Ova okolnost je od velike važnosti u slučaju oboljenja respiratornih mišića i nekih drugih bolesti povezanih sa činom disanja. Stoga se "helijumski" zrak koristi i u medicini u liječenju astme, gušenja i drugih bolesti.

Helij se također koristi u tehnologiji niskih temperatura.

Koji je najbolji način za učenje jezika? Mnogo vremena, truda i novca možete potrošiti na angažovanje nastavnika i tutora, na pohađanje škola i kurseva stranih jezika. Ali sve to ne garantuje rezultat. Najispravnije je učiti strani jezik komunicirajući sa njegovim izvornim govornikom, to je tzv. metoda terenske lingvistike. Gdje je najbolje mjesto za vježbanje sa izvornim govornikom? Naravno, u svojoj domovini - u Engleskoj. Obrazovanje u Engleskoj se smatra najboljim na svijetu. Stoga je učenje engleskog jezika u Engleskoj ključ uspjeha u učenju stranog jezika. Zapamtite, danas se učenje jezika sa njegovim izvornim govornikom smatra najefikasnijim.

Helijum, koji se obično proizvodi radioaktivnim raspadom uranijuma-238 i uranijuma-235, pronađen je u atmosferi Sunca 13 godina ranije nego na Zemlji. Ovaj gas ima najniže kritične vrednosti, najnižu tačku ključanja, najnižu toplotu isparavanja i topljenja. Što se tiče tačke topljenja helijuma, pri normalnom pritisku ona uopšte ne postoji. Ne postoji druga supstanca poput nje u prirodi...

Helijum je neobičan element, a njegova istorija je pomalo misteriozna i neshvatljiva. Pronađen je u atmosferi Sunca 13 godina ranije nego na Zemlji. Tačnije, jarko žuta D linija otkrivena je u spektru solarne korone, a šta se iza nje krilo postalo je pouzdano poznato tek nakon što je helijum ekstrahovan iz zemaljskih minerala koji sadrže radioaktivne elemente.

Kako nastaje helijum?

Formira se uglavnom zemaljski helijum tokom radioaktivnog raspada uranijuma-238, uranijuma-235, torija i nestabilnih produkata njihovog raspada. Helijum se u zemljinoj kori polako akumulira. Jedna tona granita, koja sadrži 2 g uranijuma i 10 g torijuma, proizvodi samo 0,09 mg helijuma za milion godina - pola kubnog centimetra. U vrlo malom broju minerala bogatih uranijumom i torijumom, sadržaj helijuma je prilično visok - nekoliko kubnih centimetara helijuma po gramu.

Većina minerala tokom vremena prolazi kroz procese trošenja, rekristalizacije itd., a helijum ih napušta. Mjehurići helija koji se oslobađaju iz kristalnih struktura djelomično se otapaju u podzemnoj vodi. Drugi dio helijuma bježi u atmosferu kroz pore i pukotine minerala. Preostali molekuli plina padaju u podzemne zamke, gdje se akumuliraju desetinama, stotinama miliona godina. Slojevi labavih stijena ovdje djeluju kao zamke, čije su praznine ispunjene plinom. Podloga za takve plinske rezervoare je obično voda ili nafta, a odozgo su blokirani plinootpornim slojevima gustih stijena.

Sinteza helijuma - početak života

Utroba i atmosfera naše planete siromašni su helijumom. Ali to ne znači da to nije dovoljno svuda u Univerzumu. Prema savremenim procjenama, 76% kosmičke mase je vodonik i 23% helijum; na svim ostalim elementima ostaje samo jedan posto. Stoga se svjetska materija može nazvati vodonik-helijum. Ova dva elementa dominiraju u zvijezdama, planetarnim maglinama i međuzvjezdanom plinu. Reakcija fuzije helija je osnova energetske aktivnosti zvijezda, njihovog sjaja. Shodno tome, sinteza helijuma se može smatrati praocem svih reakcija u prirodi, osnovnim uzrokom života, svjetlosti, topline i meteoroloških pojava na Zemlji.

Prirodni plinovi su praktično jedini izvor sirovina za industrijsku proizvodnju helijuma. Helijum je prisutan u prirodnim gasovima kao manja nečistoća. Njegov sadržaj ne prelazi hiljadite, stotinke, rijetko - desetine procenta. Veliki (1,5–10%) sadržaj helijuma u metan-azotnim naslagama je izuzetno rijedak fenomen. Za odvajanje od drugih gasova koristi se izuzetna isparljivost helijuma povezana sa njegovom niskom temperaturom fluidizacije. Nakon što se sve ostale komponente prirodnog gasa kondenzuju dubokim hlađenjem, gas helijum se ispumpava. Zatim se čisti od nečistoća. Čistoća fabričkog helijuma dostiže 99,995%. Tečni helijum se dobija ukapljivanjem gasovitog helijuma.

svojstva helijuma

gasoviti helijum- inertni gas bez boje, mirisa i ukusa. tečni helijum- bezbojna tečnost bez mirisa sa tačkom ključanja pri normalnom atmosferskom pritisku od 101,3 kPa (760 mm Hg) 4,215 K (minus 268,9 ° C) i gustinom od 124,9 kg / m 3.

Helij je netoksičan, nezapaljiv, neeksplozivan, ali pri visokim koncentracijama u zraku izaziva stanje nedostatka kisika i gušenja. Tečni helijum je tečnost niskog ključanja koja može izazvati promrzline na koži i oštećenje sluzokože očiju.

atom helijuma(aka molekula) - najjača od molekularnih struktura. Orbite njegova dva elektrona su potpuno iste i prolaze izuzetno blizu jezgra. Da biste otkrili jezgro helijuma, potrebno je potrošiti rekordno visoku energiju (78,61 eV). Iz ovoga sledi fenomenalna hemijska pasivnost helijuma.

Molekuli helija su nepolarni. Sile međumolekularne interakcije između njih su izuzetno male - manje nego u bilo kojoj drugoj tvari. Iz tog razloga, helijum ima najniže kritične vrijednosti, najnižu tačku ključanja i najnižu toplinu isparavanja i topljenja. Što se tiče tačke topljenja helijuma, pri normalnom pritisku ona uopšte ne postoji. Tečni helijum na temperaturi proizvoljno bliskoj apsolutnoj nuli ne očvršćava se ako na njega, osim temperature, ne utiče pritisak od 25 ili više atmosfera. Ne postoji druga takva supstanca u prirodi. Najbolji je provodnik struje među gasovima i drugi, posle vodonika, provodnik toplote. Njegov toplotni kapacitet je veoma visok, a viskozitet, naprotiv, mali.

Helijum, zračni brodovi, ronioci i nuklearna energija...

Helijum je prvi put korišten u Njemačkoj. Godine 1915. Nemci su njime počeli da pune svoje vazdušne brodove bombardujući London. Ubrzo je lagani, ali nezapaljivi helijum postao nezamjenjivo punilo za aeronautička vozila. Pad industrije vazdušnih brodova, koji je počeo sredinom 1930-ih, doveo je do blagog pada proizvodnje helijuma, ali samo na kratko. Ovaj gas je sve više privlačio pažnju hemičara, metalurga i proizvođača mašina.

Još jedno područje primjene helijuma je zbog činjenice da se mnogi tehnološki procesi i operacije ne mogu izvoditi u zračnom okruženju. Da bi se izbjegla interakcija rezultirajuće tvari (ili sirovine) sa plinovima iz zraka, stvaraju se posebna zaštitna okruženja, a za te svrhe ne postoji pogodniji plin od helijuma.

u helijumu zaštitno okruženje prolaze kroz odvojene faze dobijanja nuklearnog goriva. Gorivi elementi nuklearnih reaktora skladište se i transportuju u kontejnerima napunjenim helijumom. Uz pomoć specijalnih detektora curenja, čije se djelovanje zasniva na izuzetnoj difuzionoj sposobnosti helijuma, otkrivaju i najmanju mogućnost curenja u nuklearnim reaktorima i drugim sistemima pod pritiskom ili vakuumom.

U naučnom istraživanju i tehnologijiširoko primijenjen tečni helijum. Ultraniske temperature favorizuju dubinsko poznavanje materije i njene strukture - na višim temperaturama, suptilni detalji energetskih spektra su maskirani toplotnim kretanjem atoma.

Već postoje supravodljivi solenoidi od specijalnih legura koji stvaraju jaka magnetna polja (do 300 hiljada oersteda) na temperaturi tečnog helijuma uz zanemarljive troškove energije. Na temperaturi tekućeg helijuma postaju mnogi metali i legure superprovodnici. Superprovodljivi kriotronski releji se sve više koriste u dizajnu elektronskih računara. Jednostavni su, pouzdani, vrlo kompaktni. Superprovodnici, a sa njima i tečni helijum, postaju neophodni za elektroniku. Uključeni su u dizajn detektora infracrvenog zračenja, molekularnih pojačivača (mazera), optičkih kvantnih generatora (lasera) i uređaja za mjerenje mikrovalnih frekvencija.

Helio-kiseoničke mešavine postao pouzdano sredstvo za prevenciju dekompresijske bolesti i dao veliki dobitak u vremenu prilikom podizanja ronilaca. Kao što je poznato, rastvorljivost gasova u tečnostima, pod jednakim uslovima, direktno je proporcionalna pritisku. Ronioci koji rade pod visokim pritiskom imaju mnogo više rastvorenog azota u krvi u odnosu na normalne uslove koji postoje na površini vode. Kada se diže iz dubine, kada se pritisak približi normalnom, rastvorljivost dušika se smanjuje, a njegov višak se počinje oslobađati. Ako se uspon vrši brzo, oslobađanje viška rastvorenih gasova se dešava tako burno da krvlju i vodom bogata tkiva tela, zasićena gasom, pene se sa masom mjehurića dušika - poput šampanjca kada se otvori boca.

Formiranje dušičnih mjehurića u krvnim žilama narušava rad srca, njihova pojava u mozgu narušava njegove funkcije, a sve to zajedno dovodi do teških poremećaja u vitalnim funkcijama organizma i, kao posljedica, smrti. Kako bi se spriječio razvoj opisanih pojava, poznatih pod nazivom "kesonska bolest", uspon ronilaca, odnosno prelazak sa visokog tlaka na normalan, odvija se vrlo sporo.

U tom se slučaju višak otopljenih plinova oslobađa postepeno i ne dolazi do bolnih poremećaja. Primjenom umjetnog zraka, u kojem je dušik zamijenjen slabije rastvorljivim helijumom, mogućnost štetnih poremećaja gotovo je potpuno eliminisana. To omogućava roniocima da povećaju dubinu spuštanja (do 100 metara ili više) i produže vrijeme provedeno pod vodom.

"Helijumski" vazduh ima gustinu tri puta manju od gustine običnog vazduha. Stoga je lakše udisati takav zrak nego inače (smanjuje se rad respiratornih mišića). Ova okolnost je važna u slučaju respiratornih oboljenja. Zbog toga helijumski vazduh također se primjenjuje u lijek u liječenju astme, gušenja i drugih bolesti.

Još nije vječan, ali već bezopasan

U Los Alamos National Laboratory nazvan po E. Fermi (Novi Meksiko) razvijen novi motor, što može ozbiljno promijeniti percepciju automobila kao jednog od glavnih izvora zagađenja. Sa efikasnošću koja je uporediva sa motorom sa unutrašnjim sagorevanjem (30-40%), lišen je svojih glavnih nedostataka: pokretnih delova kojima je potrebno podmazivanje radi smanjenja trenja i habanja, i emisija štetnih po životnu sredinu produkata nepotpunog sagorevanja goriva.

Zapravo, riječ je o poboljšanju poznatog motora s vanjskim sagorijevanjem, koji je predložio škotski svećenik R. Stirling još 1816. godine. Ovaj motor nije imao široku primjenu u vozilima zbog složenijeg dizajna u odnosu na motor s unutarnjim sagorijevanjem. , veća potrošnja materijala i cijena. Ali termoakustični pretvarač energije koji su predložili američki naučnici, u kojem komprimirani helijum služi kao radni medij, ima prednost u odnosu na svog prethodnika po odsustvu glomaznih izmjenjivača topline koji su spriječili njegovu upotrebu u putničkim automobilima, a u bliskoj budućnosti može postati ekološki prihvatljiv alternativa ne samo motoru sa unutrašnjim sagorevanjem, već i pretvaraču solarne energije, frižideru, klima uređaju. Razmjere njegove primjene još uvijek je teško zamisliti.

Helijum je zaista plemenit gas. Još ga nije bilo moguće natjerati da uđe u bilo kakve reakcije. Molekul helijuma je jednoatomski.

Po lakoći, ovaj gas je drugi posle vodonika, vazduh je 7,25 puta teži od helijuma.

Helijum je skoro nerastvorljiv u vodi i drugim tečnostima. I na isti način, niti jedna supstanca se primjetno ne otapa u tekućem heliju.

Čvrsti helijum se ne može dobiti na bilo kojoj temperaturi osim ako se ne poveća pritisak.

U istoriji otkrića, istraživanja i primene ovog elementa, postoje imena mnogih istaknutih fizičara i hemičara iz različitih zemalja. Zainteresovali su se za helijum, radili sa helijumom: Jansen (Francuska), Lockyer, Ramsay, Crookes, Rutherford (Engleska), Palmieri (Italija), Keesom, Camerling-Onnes (Holandija), Feynman, Onsager (SAD), Kapitsa, Kikoin , Landau (Sovjetski Savez) i mnogi drugi istaknuti naučnici.

Jedinstvenost izgleda atoma helija određena je kombinacijom dvije nevjerojatne prirodne strukture u njemu - apsolutnih šampiona u smislu kompaktnosti i snage. U jezgru helijuma, helijum-4, obje intranuklearne ljuske su zasićene - i proton i neutron. Elektronski dublet koji uokviruje ovo jezgro je također zasićen. U ovim dizajnima - ključ za razumijevanje svojstava helijuma. Otuda njegova fenomenalna hemijska inertnost i rekordno mala veličina njegovog atoma.

Uloga jezgra atoma helija - alfa čestica u povijesti nastanka i razvoja nuklearne fizike je ogromna. Ako se sjećate, upravo je proučavanje raspršivanja alfa čestica dovelo Rutherforda do otkrića atomskog jezgra. Kada je azot bombardovan alfa česticama, međusobna konverzija elemenata je izvršena po prvi put - nešto o čemu su mnoge generacije alhemičara sanjale vekovima. Istina, u ovoj reakciji nije se živa pretvorila u zlato, već dušik u kisik, ali to je gotovo jednako teško učiniti. Iste alfa čestice bile su uključene u otkriće neutrona i proizvodnju prvog umjetnog izotopa. Kasnije su kurijum, berkelijum, kalifornij i mendelevijum sintetizovani pomoću alfa čestica.

Ove činjenice smo naveli samo sa jednom svrhom - da pokažemo da je element #2 vrlo neobičan element.

Na velikom balonu... Helijum se koristi za pripremu smeša za disanje, uključujući i one za atmosferu naseljenih letelica, za duboko morsko ronjenje, kao i za lečenje astme, za punjenje vazdušnih brodova i balona. Nije toksičan, tako da je udisanje malih količina helijuma zajedno sa zrakom potpuno bezopasno.

Kolos sa Rodosa, džinovska statua drevnog boga sunca Heliosa. Element helij otkriven je spektralnom metodom na Suncu i tek kasnije otkriven na Zemlji.

zemaljski helijum

Helijum je neobičan element, a njegova istorija je neobična. Otkriven je u atmosferi Sunca 13 godina ranije nego na Zemlji. Tačnije, jarko žuta D linija otkrivena je u spektru solarne korone, a šta se iza nje krilo postalo je pouzdano poznato tek nakon što je helijum ekstrahovan iz zemaljskih minerala koji sadrže radioaktivne elemente.

Helijum na Suncu su otkrili Francuz J. Jansen, koji je svoja zapažanja izveo u Indiji 19. avgusta 1868. godine, i Englez J.H. Lockyer - 20. oktobar iste godine. Pisma oba naučnika stigla su u Pariz istog dana i pročitana su na sastanku Pariske akademije nauka 26. oktobra u intervalu od nekoliko minuta. Akademici, pogođeni tako čudnom slučajnošću, odlučili su da nokautiraju zlatnu medalju u čast ovog događaja.

Godine 1881. otkriće helijuma u vulkanskim gasovima izvestio je italijanski naučnik Palmieri. Međutim, nekoliko naučnika je ozbiljno shvatilo njegovu poruku, kasnije potvrđenu. Sekundarni zemaljski helijum otkrio je Ramsay 1895.

U zemljinoj kori nalazi se 29 izotopa, pri čijem radioaktivnom raspadu nastaju alfa čestice - visoko aktivna jezgra atoma helijuma visoke energije.

U osnovi, zemaljski helijum nastaje tokom radioaktivnog raspada uranijuma-238, uranijuma-235, torijuma i nestabilnih produkata njihovog raspada. Neuporedivo manje količine helijuma nastaju sporim raspadom samarija-147 i bizmuta. Svi ovi elementi stvaraju samo teški izotop helijuma - 4He, čiji se atomi mogu smatrati ostacima alfa čestica zakopanih u ljusci od dva uparena elektrona - u elektronskom dubletu. U ranim geološkim periodima vjerovatno su postojale i druge prirodno radioaktivne serije elemenata koji su već nestali sa lica Zemlje, zasićujući planetu helijumom. Jedna od njih bila je sada umjetno rekreirana neptunska serija.

Po količini helijuma zarobljenog u stijeni ili mineralu može se suditi o njihovoj apsolutnoj starosti. Ova mjerenja su zasnovana na zakonima radioaktivnog raspada: na primjer, polovina uranijuma-238 pretvara se u helijum i olovo za 4,52 milijarde godina.

Helijum se u zemljinoj kori polako akumulira. Jedna tona granita koji sadrži 2 g uranijuma i 10 g torijuma proizvodi samo 0,09 mg helijuma za milion godina – pola kubnog centimetra. U vrlo malom broju minerala bogatih uranijumom i torijumom, sadržaj helijuma je prilično visok - nekoliko kubnih centimetara helijuma po gramu. Međutim, udio ovih minerala u prirodnoj proizvodnji helijuma je blizu nule, jer su vrlo rijetki.

Prirodna jedinjenja koja sadrže alfa aktivne izotope su samo primarni izvor, ali ne i sirovina za industrijsku proizvodnju helija. Istina, neki minerali guste strukture - autohtoni metali, magnetit, granat, apatit, cirkon i drugi - čvrsto drže helijum koji se nalazi u njima. Međutim, većina minerala na kraju prolazi kroz procese trošenja, rekristalizacije itd., a helijum ih napušta.

Mjehurići helijuma oslobođeni iz kristalnih struktura krenuli su na putovanje kroz zemljinu koru. Vrlo mali dio njih se rastvara u podzemnim vodama. Formiranje više ili manje koncentrisanih rastvora helijuma zahteva posebne uslove, prvenstveno visoke pritiske. Drugi dio nomadskog helijuma ulazi u atmosferu kroz pore i pukotine minerala. Preostali molekuli plina padaju u podzemne zamke, gdje se akumuliraju desetinama, stotinama miliona godina. Zamke su slojevi rastresitih stijena, čije su praznine ispunjene plinom. Podloga za takve rezervoare plina je obično voda i nafta, a odozgo su blokirani plinootpornim slojevima gustih stijena.

Budući da u zemljinoj kori lutaju i drugi plinovi (uglavnom metan, dušik, ugljični dioksid), i, osim toga, u mnogo većim količinama, nema čisto helijuma. Helijum je prisutan u prirodnim gasovima kao manja nečistoća. Njegov sadržaj ne prelazi hiljadite, stotinke, rijetko - desetine procenta. Veliki (1,5...10%) sadržaj helijuma u metan-azotnim naslagama je izuzetno rijedak fenomen.

Simbol elementa napravljen od cijevi za plinsko pražnjenje napunjenih helijumom. Helij svijetli svijetlom bojom breskve kada se kroz njega prođe električna struja.

Ispostavilo se da su prirodni plinovi praktično jedini izvor sirovina za industrijsku proizvodnju helijuma. Za odvajanje od drugih plinova koristi se izuzetna hlapljivost helijuma povezana s njegovom niskom temperaturom ukapljivanja. Nakon što se sve ostale komponente prirodnog gasa kondenzuju dubokim hlađenjem, gas helijum se ispumpava. Zatim se čisti od nečistoća. Čistoća fabričkog helijuma dostiže 99,995%.

Rezerve helijuma na Zemlji procjenjuju se na 5 1014 m3; sudeći po proračunima, formiran je u zemljinoj kori više od 2 milijarde godina deset puta više. Ovaj nesklad između teorije i prakse je razumljiv. Helijum je lagan gas i, poput vodonika (iako sporije), ne izlazi iz atmosfere u svemir. Vjerovatno je tokom postojanja Zemlje helijum naše planete više puta ažuriran - stari je pobjegao u svemir, a umjesto njega, svježi - koji je Zemlja "izdahnula" ušao je u atmosferu.

U litosferi ima najmanje 200.000 puta više helijuma nego u atmosferi; još više potencijalnog helijuma pohranjeno je u "materici" Zemlje - u alfa aktivnim elementima. Ali ukupan sadržaj ovog elementa u Zemlji i atmosferi je mali. Helijum je rijedak i difuzan plin. Za 1 kg zemaljskog materijala ima samo 0,003 mg helijuma, a njegov sadržaj u zraku je 0,00052 zapreminskih posto. Tako niska koncentracija još uvijek ne dozvoljava ekonomično izdvajanje helijuma iz zraka.

Helij nastaje iz vodika kao rezultat termonuklearne reakcije. Termonuklearne reakcije su izvor energije za naše Sunce i mnoge milijarde drugih zvijezda.

Helijum u svemiru

Rice. 1. Krivulje obilja elemenata na Zemlji (gore) iu svemiru.

"Kosmička" kriva odražava izuzetnu ulogu vodonika i helijuma u svemiru i poseban značaj helijske grupe u strukturi atomskog jezgra. Najveću relativnu zastupljenost imaju oni elementi i njihovi izotopi čiji je maseni broj djeljiv sa četiri: 16O, 20Ne, 24Mg itd.

Verovatno sve planete Sunčevog sistema sadrže radiogeni (nastao tokom alfa raspada) helijum, a velike planete sadrže i reliktni helijum iz svemira. Helijum je u izobilju zastupljen u atmosferi Jupitera: prema nekim podacima, tamo ga ima 33%, prema drugima - 17%. Ovo otkriće činilo je osnovu zapleta jedne od priča poznatog naučnika i pisca naučne fantastike A. Azimova. U središtu priče je plan (možda izvodljiv u budućnosti) za isporuku helijuma sa Jupitera, ili čak do najbližeg satelita ove planete - Jupitera V - armade kibernetičkih mašina na kriotronima (o njima - ispod). Uronjene u tečni helijum Jupiterove atmosfere (ultraniske temperature i supravodljivost neophodni su uslovi za rad kriotrona), ove mašine će pretvoriti Jupiter V u moždani centar Sunčevog sistema...

Porijeklo zvjezdanog helijuma su 1938. godine objasnili njemački fizičari Bethe i Weizsacker. Kasnije je njihova teorija dobila eksperimentalnu potvrdu i usavršavanje uz pomoć akceleratora čestica. Njegova suština je sljedeća.

Jezgra helijuma se sintetiziraju na zvjezdanim temperaturama iz protona u procesu fuzije koji oslobađa 175 miliona kilovat-sati energije za svaki kilogram helijuma.

Različiti ciklusi reakcija mogu dovesti do fuzije helijuma.

U uslovima ne baš vrućih zvezda, kao što je naše Sunce, čini se da proton-protonski ciklus preovlađuje. Sastoji se od tri uzastopne transformacije. Prvo, dva protona se kombinuju velikom brzinom i formiraju deuteron – strukturu protona i neutrona; u ovom slučaju, pozitron i neutrino su razdvojeni. Nadalje, deuteron se kombinuje sa protonom da bi se formirao lagani helijum uz emisiju gama kvanta. Konačno, dva 3He jezgra reaguju, pretvarajući se u alfa česticu i dva protona. Alfa čestica, koja je stekla dva elektrona, tada će postati atom helija.

Isti konačni rezultat daje brži ciklus ugljik-azot, čiji značaj nije veliki u solarnim uvjetima, ali na zvijezdama toplijim od Sunca uloga ovog ciklusa je pojačana. Sastoji se od šest koraka – reakcija. Ugljik ovdje igra ulogu katalizatora za proces fuzije protona. Energija koja se oslobađa tokom ovih transformacija je ista kao u ciklusu proton-proton - 26,7 MeV po atomu helijuma.

Reakcija fuzije helija je osnova energetske aktivnosti zvijezda, njihovog sjaja. Shodno tome, sinteza helijuma se može smatrati praocem svih reakcija u prirodi, osnovnim uzrokom života, svjetlosti, topline i meteoroloških pojava na Zemlji.

Helijum nije uvijek krajnji proizvod fuzije zvijezda. Prema teoriji profesora D.A. Frank-Kamenetsky, uzastopna fuzija jezgri helijuma proizvodi 3Be, 12C, 16O, 20Ne, 24Mg, a hvatanje protona ovim jezgrama dovodi do stvaranja drugih jezgara. Za sintezu jezgara teških elemenata do transuranija potrebne su izuzetne supervisoke temperature koje se razvijaju na nestabilnim "novim" i "supernovim" zvijezdama.

Poznati sovjetski hemičar A.F. Kapustinski je vodonik i helijum nazvao protoelementima - elementima primarne materije. Nije li to prvenstvo ono što objašnjava poseban položaj vodonika i helijuma u periodičnom sistemu elemenata, a posebno činjenicu da je prvi period u suštini lišen periodičnosti karakteristične za druge periode?

Atomska struktura helijuma

Najbolji...

Atom helija (aka molekula) je najjača od molekularnih struktura. Orbite njegova dva elektrona su potpuno iste i prolaze izuzetno blizu jezgra. Da biste otkrili jezgro helijuma, potrebno je potrošiti rekordno visoku energiju - 78,61 MeV. Otuda fenomenalna hemijska pasivnost helijuma.

U proteklih 15 godina, hemičari su uspjeli dobiti više od 150 hemijskih spojeva teških plemenitih plinova (jedinjenja teških plemenitih plinova će biti razmatrana u člancima "Kripton" i "Ksenon"). Međutim, inertnost helijuma ostaje, kao i prije, izvan sumnje.

Proračuni pokazuju da ako bi se pronašao način da se dobije, recimo, fluorid ili helijum oksid, onda bi tokom formiranja apsorbovali toliko energije da bi nastale molekule "eksplodirale" tom energijom iznutra.

Molekuli helija su nepolarni. Sile međumolekularne interakcije između njih su izuzetno male - manje nego u bilo kojoj drugoj tvari. Otuda - najniže vrednosti kritičnih veličina, najniža tačka ključanja, najniže toplote isparavanja i topljenja. Što se tiče tačke topljenja helijuma, pri normalnom pritisku ona uopšte ne postoji. Tečni helijum na temperaturi proizvoljno blizu apsolutne nule ne očvršćava se ako je, pored temperature, podvrgnut pritisku od 25 ili više atmosfera. Ne postoji druga takva supstanca u prirodi.

Ne postoji ni jedan drugi gas tako zanemarljivo rastvorljiv u tečnostima, posebno polarnim, i tako malo sklon adsorpciji, kao helijum. Najbolji je provodnik struje među gasovima i drugi, posle vodonika, provodnik toplote. Njegov toplotni kapacitet je veoma visok, a viskozitet nizak.

Helijum neverovatno brzo prodire kroz tanke pregrade napravljene od nekih organskih polimera, porcelana, kvarca i borosilikatnog stakla. Zanimljivo je da helijum difundira kroz meko staklo 100 puta sporije nego kroz borosilikatno staklo. Helijum takođe može da prodre u mnoge metale. Samo željezo i metali platinske grupe, čak i vrući, potpuno su neprobojni za njega.

Nova metoda za izdvajanje čistog helijuma iz prirodnog gasa zasniva se na principu selektivne permeabilnosti.

Naučnici pokazuju izuzetno interesovanje za tečni helijum. Prvo, to je najhladnija tečnost u kojoj se, osim toga, nijedna tvar ne otapa primjetno. Drugo, to je najlakša tečnost sa minimalnom površinskom napetosti.

Na temperaturi od 2,172°K dolazi do nagle promjene u svojstvima tečnog helijuma. Nastala vrsta je konvencionalno nazvana helijum II. Helij II ključa sasvim drugačije od ostalih tekućina, ne ključa pri ključanju, njegova površina ostaje potpuno mirna. Helijum II provodi toplotu 300 miliona puta bolje od običnog tečnog helijuma (helijum I). Viskozitet helijuma II je praktički nula, hiljadu puta je manji od viskoziteta tečnog vodonika. Dakle, helijum II ima superfluidnost - sposobnost da teče bez trenja kroz kapilare proizvoljno malog prečnika.

Drugi stabilni izotop helijuma, 3He, prelazi u superfluidno stanje na temperaturi koja je samo stoti dio stepena udaljena od apsolutnog metka. Superfluidni helijum-4 i helijum-3 nazivaju se kvantne tečnosti: kvantno-mehanički efekti se pojavljuju u njima čak i prije nego što se stvrdnu. Ovo objašnjava veoma detaljno proučavanje tečnog helijuma. A sada ga proizvode mnogo - stotine hiljada litara godišnje. Ali čvrsti helijum jedva da je proučavan: eksperimentalne poteškoće u proučavanju ovog veoma hladnog tela su velike. Ova praznina će nesumnjivo biti popunjena, jer fizičari očekuju mnogo novih stvari od poznavanja svojstava čvrstog helijuma: na kraju krajeva, i on je kvantno tijelo.

Helijumski cilindri

Inertan ali veoma potreban

Krajem prošlog stoljeća engleski časopis Punch objavio je crtani film u kojem je helijum prikazan kao lukavo namigujući čovjek - stanovnik Sunca. Tekst ispod slike je glasio: „Konačno su me uhvatili na Zemlji! Prošlo je dovoljno dugo! Pitam se koliko će proći dok ne shvate šta da rade sa mnom?”

Zaista, prošle su 34 godine od otkrića zemaljskog helijuma (prvi izvještaj o tome objavljen je 1881.) prije nego što je našao praktičnu primjenu. Određenu ulogu ovdje su igrala izvorna fizička, tehnička, električna i, u manjoj mjeri, kemijska svojstva helijuma, koja su zahtijevala dugo proučavanje. Glavne prepreke bile su rasejanost i visoka cijena elementa br. 2.

Nemci su prvi upotrijebili helijum. Godine 1915. počeli su da pune svoje vazdušne brodove bombardujući London njime. Ubrzo je lagani, ali nezapaljivi helijum postao nezamjenjivo punilo za aeronautička vozila. Pad industrije vazdušnih brodova, koji je počeo sredinom 1930-ih, doveo je do blagog pada proizvodnje helijuma, ali samo na kratko. Ovaj gas je sve više privlačio pažnju hemičara, metalurga i proizvođača mašina.

Mnogi tehnološki procesi i operacije se ne mogu izvoditi u zraku. Da bi se izbjegla interakcija rezultirajuće tvari (ili sirovine) s plinovima iz zraka, stvaraju se posebna zaštitna okruženja; a za ove svrhe ne postoji pogodniji gas od helijuma.

Helijumski cilindri

Inertan, lagan, pokretljiv, dobar provodnik toplote, helijum je idealno sredstvo za prenošenje zapaljivih tečnosti i praha iz jedne posude u drugu; upravo te funkcije obavlja u raketama i vođenim projektilima. U okruženju zaštitnom heliju, odvijaju se odvojene faze dobijanja nuklearnog goriva. Gorivi elementi nuklearnih reaktora skladište se i transportuju u kontejnerima napunjenim helijumom.

Uz pomoć specijalnih detektora curenja, čije se djelovanje zasniva na izuzetnoj difuzionoj sposobnosti helijuma, otkrivaju i najmanju mogućnost curenja u nuklearnim reaktorima i drugim sistemima pod pritiskom ili vakuumom.

Posljednje godine obilježen je ponovnim usponom dirižabstva, sada na višoj naučno-tehničkoj osnovi. U nizu zemalja izgrađeni su i grade se vazdušni brodovi sa punjenjem helijuma nosivosti od 100 do 3000 tona koji su ekonomični, pouzdani i pogodni za transport kabastih tereta, kao što su gasovodi, rafinerije nafte, tornjevi za prenos električne energije , itd. Punjenje sa 85% helijuma i 15% vodonika je otporno na vatru i smanjuje podizanje samo za 7% u poređenju sa punjenjem vodonikom.

Počeli su raditi visokotemperaturni nuklearni reaktori novog tipa, u kojima helijum služi kao rashladno sredstvo.

Tečni helijum se široko koristi u naučnim istraživanjima i inženjerstvu. Ultraniske temperature favorizuju dubinsko poznavanje materije i njene strukture – na višim temperaturama, fini detalji energetskih spektra su maskirani toplotnim kretanjem atoma.

Već postoje supravodljivi solenoidi od specijalnih legura koji stvaraju jaka magnetna polja (do 300.000 ersteda) na temperaturi tekućeg helijuma uz zanemarljivu potrošnju energije.

Na temperaturi tekućeg helijuma, mnogi metali i legure postaju supravodnici. Superprovodni releji - kriotroni se sve više koriste u dizajnu elektronskih računara. Jednostavni su, pouzdani, vrlo kompaktni. Superprovodnici, a sa njima i tečni helijum, postaju neophodni za elektroniku. Uključeni su u dizajn detektora infracrvenog zračenja, molekularnih pojačivača (mazera), optičkih kvantnih generatora (lasera) i uređaja za mjerenje mikrovalnih frekvencija.

Naravno, ovi primjeri ne iscrpljuju ulogu helijuma u modernoj tehnologiji. Ali da nije bilo ograničenih prirodnih resursa, ne ekstremne disperzije helijuma, on bi našao mnogo više primjena. Poznato je, na primjer, da prehrambeni proizvodi, kada se čuvaju u okruženju helijuma, zadržavaju svoj izvorni okus i aromu. Ali „helijum“ konzervirana hrana je i dalje „stvar za sebe“, jer helijum nije dovoljan i koristi se samo u najvažnijim industrijama i gde je neophodan. Stoga je posebno uvredljivo shvatiti da sa zapaljivim prirodnim gasom mnogo veće količine helijuma prolaze kroz aparate za hemijsku sintezu, peći i peći i odlaze u atmosferu od onih koje se izdvajaju iz izvora koji sadrže helijum.

Sada se smatra korisnim izdvajati helijum samo u slučajevima kada njegov sadržaj u prirodnom gasu nije manji od 0,05%. Zalihe takvog gasa se sve vreme smanjuju, a moguće je da će biti iscrpljene do kraja našeg veka. Međutim, problem “nedostatka helija” će vjerovatno biti riješen do tada – dijelom zbog stvaranja novih, naprednijih metoda za odvajanje plinova, izdvajanja najvrednijih, iako beznačajnih frakcija iz njih, a dijelom zbog kontrolirane termonuklearne fuzije. . Helijum će biti važan, iako nusproizvod, proizvod "vještačkog sunca".

Helijumska cijev

Izotopi helijuma

U prirodi postoje dva stabilna izotopa helijuma: helijum-3 i helijum-4. Laki izotop je milion puta rjeđi na Zemlji od teškog izotopa. To je najrjeđi od stabilnih izotopa koji postoje na našoj planeti. Još tri izotopa helijuma su umjetno dobivena. Svi su radioaktivni. Poluživot helijuma-5 je 2,4 10-21 sekundu, helijuma-6 je 0,83 sekunde, helijuma-8 je 0,18 sekundi. Najteži izotop, zanimljiv po tome što u njegovim jezgrama ima tri neutrona po protonu, prvi put je otkriven u Dubni 60-ih godina. Pokušaji da se dobije helijum-10 do sada su bili neuspješni.

Poslednji čvrsti gas

Helijum je bio poslednji od svih gasova koji je pretvoren u tečno i čvrsto stanje. Posebne poteškoće ukapljivanja i očvršćavanja helijuma objašnjavaju se strukturom njegovog atoma i nekim karakteristikama njegovih fizičkih svojstava. Konkretno, helijum, poput vodonika, na temperaturama iznad -250°C, šireći se, ne hladi se, već se zagrijava. S druge strane, kritična temperatura helijuma je izuzetno niska. Zato je tečni helijum prvi put dobijen tek 1908. godine, a čvrsti - 1926. godine.

helijumski vazduh

Vazduh u kojem je cijeli ili veći dio dušika zamijenjen helijumom danas više nije novost. Široko se koristi na kopnu, pod zemljom i pod vodom.

Helijumski vazduh je tri puta lakši i mnogo pokretniji od običnog vazduha. Ponaša se aktivnije u plućima - brzo unosi kisik i brzo evakuiše ugljični dioksid. Zato se helijum vazduh daje pacijentima sa respiratornim smetnjama i nekim operacijama. Ublažava gušenje, liječi bronhijalnu astmu i bolesti larinksa.

Udisanje helijumskog vazduha praktično eliminiše azotnu emboliju (kesonsku bolest), kojoj su podložni ronioci i specijalisti drugih profesija, čiji se rad odvija u uslovima visokog pritiska, prilikom prelaska sa visokog pritiska na normalan. Uzrok ove bolesti je prilično značajan, posebno kod visokog krvnog pritiska, rastvorljivosti azota u krvi. Kako pritisak pada, oslobađa se u obliku mjehurića plina koji mogu začepiti krvne žile, oštetiti nervne čvorove... Za razliku od azota, helijum je praktično nerastvorljiv u tjelesnim tekućinama, pa ne može izazvati dekompresijsku bolest. Osim toga, helijumski zrak eliminira pojavu "azotne anestezije", spolja slične alkoholnoj intoksikaciji.

Prije ili kasnije, čovječanstvo će morati naučiti kako živjeti i raditi dugo na morskom dnu kako bi ozbiljno iskoristilo mineralne i prehrambene resurse šelfa. A na velikim dubinama, kao što su pokazali eksperimenti sovjetskih, francuskih i američkih istraživača, helijumski zrak je još uvijek neophodan. Biolozi su dokazali da produženo disanje helijumskim zrakom ne uzrokuje negativne promjene u ljudskom tijelu i ne prijeti promjenama u genetskom aparatu: atmosfera helija ne utječe na razvoj stanica i učestalost mutacija. Postoje radovi čiji autori smatraju da je helijumski vazduh optimalan vazdušni medij za letelice koje obavljaju dugotrajne letove u Univerzum. Ali do sada se umjetni helijumski zrak još nije izdigao izvan Zemljine atmosfere.

Asteroid (895) Helio, otkriven 1918. godine, dobio je ime po helijumu.

Helijum(He) je inertni gas, koji je drugi element periodnog sistema elemenata, kao i drugi element po lakoći i rasprostranjenosti u Univerzumu. Spada u jednostavne supstance i pod standardnim uslovima (standardna temperatura i pritisak) je jednoatomski gas.

Helijum nema ukus, boju, miris i ne sadrži toksine.

Među svim jednostavnim supstancama, helijum ima najnižu tačku ključanja (T = 4,216 K). Pri atmosferskom pritisku nemoguće je dobiti čvrsti helijum, čak i na temperaturama blizu apsolutne nule - da bi prešao u čvrsti oblik, helijumu je potreban pritisak iznad 25 atmosfera. Postoji nekoliko hemijskih jedinjenja helijuma i svi su nestabilni u standardnim uslovima.
Helij koji se pojavljuje u prirodi sastoji se od dva stabilna izotopa, He i 4He. Izotop “He” je vrlo rijedak (obilje izotopa 0,00014%) sa 99,99986% za izotop 4He. Osim prirodnih, poznato je i 6 umjetnih radioaktivnih izotopa helijuma.
Pojava gotovo svega u svemiru, helijuma, bila je primarna nukleosinteza koja se odvijala u prvim minutama nakon Velikog praska.
Trenutno, skoro sve helijum Nastaje iz vodonika kao rezultat termonuklearne fuzije koja se odvija u unutrašnjosti zvijezda. Na našoj planeti helijum nastaje u procesu alfa raspada teških elemenata. Onaj dio helijuma koji uspije prodrijeti kroz Zemljinu koru izlazi kao dio prirodnog plina i može biti do 7% njegovog sastava. Šta istaći helijum iz prirodnog plina koristi se frakciona destilacija - proces niskotemperaturnog odvajanja elemenata.

Istorija otkrića helijuma

18. avgusta 1868. očekivalo se potpuno pomračenje Sunca. Astronomi širom svijeta aktivno su se pripremali za ovaj dan. Nadali su se da će riješiti misteriju prominencija - svjetlosnih projekcija vidljivih u vrijeme potpune pomračenja Sunca duž rubova solarnog diska. Neki astronomi su vjerovali da su prominencije visoke lunarne planine, koje su, u vrijeme potpunog pomračenja Sunca, obasjane sunčevim zracima; drugi su mislili da su istaknute planine planine na samom Suncu; treći su vidjeli vatrene oblake sunčeve atmosfere u solarnim projekcijama. Većina je vjerovala da prominencije nisu ništa drugo do optička iluzija.

Tek nakon potpunog pomračenja 18. jula 1860. godine, koje je uočeno u Španiji, kada su mnogi astronomi vidjeli solarne projekcije svojim očima, a Italijan Secchi i Francuz Dellar uspjeli su ne samo da ih skiciraju, već i fotografišu, niko imao bilo kakve sumnje u postojanje istaknutosti .

Godine 1895. londonski hemičar Henry Myers skrenuo je pažnju Williama Ramsaya, poznatog engleskog fizičkog hemičara, na tada zaboravljeni članak geologa Hildebranda. U ovom članku Hildebrand je tvrdio da neki rijetki minerali, kada se zagrijavaju u sumpornoj kiselini, emituju plin koji ne gori i ne podržava sagorijevanje. Među ovim rijetkim mineralima bio je i kleveit, koji je u Norveškoj pronašao Nordenskiöld, poznati švedski istraživač polarnih područja.

Ne vjerujući svom otkriću, Ramsay se obratio Williamu Crookesu, tadašnjem vodećem specijalistu za spektralnu analizu u Londonu, sa zahtjevom da istraži plin koji se oslobađa iz cleveitea.

Crookes je istražio gas. Rezultat studije potvrdio je Ramsayevo otkriće. Tako je 23. marta 1895. godine na Zemlji otkrivena supstanca koja je pronađena na Suncu 27 godina ranije. Istog dana, Ramsay je objavio svoje otkriće, poslavši jednu poruku Kraljevskom društvu u Londonu, a drugu poznatom francuskom hemičaru akademiku Berthelotu. U pismu Berthelotu, Ramsay je tražio da o svom otkriću obavijesti naučni skup profesora Pariške akademije.

Petnaest dana nakon Ramsaya, nezavisno od njega, švedski hemičar Langley je izolovao helijum iz kleveita i, poput Ramsaya, prijavio je svoje otkriće helijuma hemičaru Berthelotu.

Po treći put, helijum je otkriven u vazduhu, gde je, prema Ramziju, trebalo da dođe iz retkih minerala (kleveit i dr.) tokom razaranja i hemijskih transformacija na Zemlji.

Male količine helijuma pronađene su i u vodi nekih mineralnih izvora. Tako ga je, na primjer, pronašao Ramsay u ljekovitom izvoru Cotret na Pirinejima, engleski fizičar John William Rayleigh pronašao ga je u vodama izvora u poznatom ljetovalištu Bath, njemački fizičar Kaiser otkrio je helijum u izvorima koji šikljaju u planine Švarcvalda. Međutim, najviše helijuma je pronađeno u nekim mineralima. Nalazi se u samarskitu, fergusonitu, kolumbitu, monazitu i uranitu. Mineral torijanit sa ostrva Cejlon sadrži posebno veliku količinu helijuma. Kilogram torijanita, kada se zagrije usijano, oslobađa 10 litara helijuma.

Iz istorije...

Njegova neobična svojstva omogućavaju široku upotrebu helija u različite svrhe. Prvi, apsolutno logičan, zasnovan na svojoj lakoći, je upotreba u balonima i vazdušnim brodovima. Štaviše, za razliku od vodonika, nije eksplozivan. Ovo svojstvo helijuma Nemci su koristili u Prvom svetskom ratu na borbenim vazdušnim brodovima. Nedostatak njegove upotrebe je što vazdušni brod napunjen helijumom neće letjeti tako visoko kao vodonik.

Za bombardiranje velikih gradova, uglavnom prijestolnica Engleske i Francuske, njemačka komanda u Prvom svjetskom ratu koristila je zračne brodove (cepeline). Za njihovo punjenje je korišten vodonik. Stoga je borba protiv njih bila relativno jednostavna: zapaljivi projektil koji je pao u školjku zračnog broda zapalio je vodonik, koji je momentalno planuo i aparat je izgorio. Od 123 zračna broda izgrađena u Njemačkoj tokom Prvog svjetskog rata, 40 je izgorjelo od zapaljivih granata. Ali jednog dana generalštab britanske vojske bio je iznenađen porukom od posebnog značaja. Direktni pogoci zapaljivih granata na njemački cepelin nisu dali rezultate. Dirižabl se nije zapalio, već je polako istječući iz nekog nepoznatog plina poletio nazad.

Vojni stručnjaci su bili zbunjeni i, uprkos hitnoj i detaljnoj raspravi o pitanju nezapaljivosti cepelina od zapaljivih projektila, nisu mogli pronaći potrebno objašnjenje. Zagonetku je riješio engleski hemičar Richard Threlfall. U pismu britanskom admiralitetu, napisao je: "...Vjerujem da su Nemci izmislili neki način da izvuku helijum u velikim količinama, a ovaj put su napunili školjku svog cepelina ne vodonikom, kao obično, već helijumom ..."

Međutim, uvjerljivost Threlfallovih argumenata smanjena je činjenicom da u Njemačkoj nije bilo značajnijih izvora helijuma. Istina, helijum se nalazi u zraku, ali on tamo nije dovoljan: jedan kubni metar zraka sadrži samo 5 kubnih centimetara helijuma. Mašina za hlađenje Linde sistema, pretvarajući nekoliko stotina kubnih metara vazduha u tečnost u jednom satu, mogla je da proizvede ne više od 3 litre helijuma za to vreme.

3 litre helijuma na sat! A da biste napunili cepelin, potrebno vam je 5÷6 hiljada kubnih metara. m. Da bi se dobila tolika količina helijuma, jedna Linde mašina je morala da radi bez prestanka oko dve stotine godina, dve stotine takvih mašina bi dalo potrebnu količinu helijuma u jednoj godini. Izgradnja 200 postrojenja za pretvaranje zraka u tečnost za proizvodnju helijuma ekonomski je vrlo neisplativa, a praktički besmislena.

Odakle su njemački hemičari dobili helijum?

Helij izvađen s takvim poteškoćama Amerikanci su upotrijebili tek 1923. da napune sada mirni zračni brod Shenandoah. Bio je to prvi i jedini zračni teretno-putnički brod na svijetu napunjen helijumom. Međutim, njegov "život" bio je kratkog vijeka. Dvije godine nakon njenog rođenja, Shenandoah je uništen u oluji. 55 hiljada kubnih metara m, gotovo cjelokupna svjetska zaliha helijuma, koja je sakupljana šest godina, raspršila se bez traga u atmosferi tokom oluje koja je trajala samo 30 minuta.

Aplikacija helijuma

Helijum u prirodi

Uglavnom zemaljski helijum nastaje tokom radioaktivnog raspada uranijuma-238, uranijuma-235, torija i nestabilnih produkata njihovog raspada. Neuporedivo manje količine helijuma nastaju sporim raspadom samarija-147 i bizmuta. Svi ovi elementi stvaraju samo teški izotop helijuma - He 4 , čiji se atomi mogu smatrati ostacima alfa čestica, zakopanih u ljusci od dva uparena elektrona - u elektronskom dubletu. U ranim geološkim periodima vjerovatno su postojale i druge prirodno radioaktivne serije elemenata koji su već nestali sa lica Zemlje, zasićujući planetu helijumom. Jedna od njih bila je sada umjetno rekreirana neptunska serija.

Po količini helijuma zarobljenog u stijeni ili mineralu može se suditi o njihovoj apsolutnoj starosti. Ova mjerenja su zasnovana na zakonima radioaktivnog raspada: na primjer, polovina uranijuma-238 za 4,52 milijarde godina pretvara se u helijum i olovo.

Helijum polako se akumulira u zemljinoj kori. Jedna tona granita, koja sadrži 2 g uranijuma i 10 g torijuma, proizvodi samo 0,09 mg helijuma za milion godina - pola kubnog centimetra. Vrlo malo minerala bogatih uranijumom i torijumom sadrži prilično veliku količinu helijuma - nekoliko kubnih centimetara helijuma po gramu. Međutim, udio ovih minerala u prirodnoj proizvodnji helijuma je blizu nule, jer su vrlo rijetki.

Na Zemlji ima malo helijuma: 1 m 3 zraka sadrži samo 5,24 cm 3 helijuma, a svaki kilogram zemaljskog materijala sadrži 0,003 mg helijuma. Ali u smislu rasprostranjenosti u svemiru, helijum je na drugom mjestu nakon vodonika: helijum čini oko 23% kosmičke mase. Otprilike polovina ukupnog helijuma koncentrirana je u zemljinoj kori, uglavnom u njenoj granitnoj ljusci, koja je akumulirala glavne rezerve radioaktivnih elemenata. Sadržaj helijuma u zemljinoj kori je mali - 3 x 10 -7% po težini. Helijum se akumulira u akumulacijama slobodnih gasova u crevima i u uljima; takva ležišta dostižu industrijske razmjere. Maksimalne koncentracije helijuma (10-13%) nađene su u akumulacijama slobodnog gasa i gasovima rudnika uranijuma i (20-25%) u gasovima koji se spontano oslobađaju iz podzemnih voda. Što je starija starost sedimentnih stijena koje sadrže plin i što je u njima veći sadržaj radioaktivnih elemenata, to je više helija u sastavu prirodnih plinova.

Rudarstvo helijuma

Proizvodnja helijuma u industrijskim razmjerima vrši se iz prirodnih i naftnih plinova i ugljikovodika i dušika. Prema kvalitetu sirovina ležišta helijuma se dijele na: bogata (sadržaj He >0,5% zapremine); obične (0,10-0,50) i loše< 0,10). Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

Svjetske rezerve helijuma iznose 45,6 milijardi kubnih metara. Velika ležišta nalaze se u SAD (45% svjetskih resursa), a slijede Rusija (32%), Alžir (7%), Kanada (7%) i Kina (4%).
Sjedinjene Američke Države također vode u proizvodnji helijuma (140 miliona kubnih metara godišnje), a slijedi ih Alžir (16 miliona).

Rusija je na trećem mestu u svetu - 6 miliona kubnih metara godišnje. Fabrika helijuma u Orenburgu trenutno je jedini domaći izvor proizvodnje helijuma, a proizvodnja gasa je u padu. U tom smislu, od posebnog su značaja gasna polja Istočnog Sibira i Dalekog istoka sa visokim koncentracijama helijuma (do 0,6%). Jedna od najperspektivnijih je ha Kovykta zokondenzatno polje koje se nalazi na severu Irkutske oblasti. Prema stručnjacima, sadrži oko 25% svjetskog x rezerve helijuma.

Naziv indikatora	Helijum (razred A) (prema TU 51-940-80)	Helijum (razred B) (prema TU 51-940-80)	Helijum visoke čistoće, stepen 5,5 (prema TU 0271-001-45905715-02)	Helijum visoke čistoće, marke 6.0 (prema TU 0271-001-45905715-02)
Helijum, ne manje
Azot, ne više
Kiseonik + argon
Neon, ne više
Vodena para, ne više
Ugljovodonici, ne više
CO2 + CO, ne više
Vodonik, ne više

Sigurnost

– Helijum je netoksičan, nezapaljiv, neeksplozivan
- Helijum je dozvoljeno koristiti na svim mestima gde je velika gužva: na koncertima, promocijama, stadionima, prodavnicama.
– Plinoviti helijum je fiziološki inertan i ne predstavlja opasnost za ljude.
– Helijum nije opasan ni po životnu sredinu, stoga nije potrebna neutralizacija, iskorišćavanje i eliminacija njegovih ostataka u bocama.
– Helijum je mnogo lakši od vazduha i raspršuje se u gornjim slojevima Zemljine atmosfere.

Helijum (razred A i B prema TU 51-940-80)
Tehnički naziv	Helijum gasovit
Hemijska formula
UN broj
Klasa opasnosti u transportu
Physical Properties
Fizičko stanje	U normalnim uslovima - gas
Gustina, kg/m³	U normalnim uslovima (101,3 kPa, 20 C), 1627
Tačka ključanja, C na 101,3 kPa
Temperatura 3. tačke i njen ravnotežni pritisak C, (MPa)
Rastvorljivost u vodi	beznačajan
Opasnost od požara i eksplozije	otporan na vatru i eksploziju
Stabilnost i reaktivnost
Stabilnost	stabilan
Reaktivnost	inertni gas
Ljudska opasnost
Toksičan efekat	Nije toksično
opasnost po životnu sredinu	Nema štetan uticaj na životnu sredinu
Sredstva	Bilo koja sredstva su primjenjiva.

Skladištenje i transport helijuma

Plinoviti helijum se može transportovati svim vidovima transporta u skladu sa pravilima za prevoz robe na određenom načinu transporta. Transport se obavlja u specijalnim smeđim čeličnim cilindrima i kontejnerima za helij. Tečni helijum se transportuje u transportnim posudama kao što su STG-40, STG-10 i STG-25 zapremine 40, 10 i 25 litara.

Pravila za transport boca sa tehničkim gasovima

Prevoz opasnih materija u Ruskoj Federaciji regulisan je sledećim dokumentima:

1. "Pravila za prevoz opasnih materija u drumskom saobraćaju" (sa izmenama i dopunama naredbi Ministarstva saobraćaja Ruske Federacije od 11. juna 1999. br. 37 od 14. oktobra 1999. br. 77; registrovano u Ministarstvu pravosuđa Ruske Federacije od 18. decembra 1995. godine, registarski broj 997).

2. "Evropski sporazum o međunarodnom drumskom prevozu opasnih materija" (ADR), kojem je Rusija zvanično pristupila 28. aprila 1994. (Uredba Vlade Ruske Federacije od 03.02.1994. br. 76).

3. "Pravila na putu" (SDA 2006), odnosno član 23.5, kojim se utvrđuje da se "Prevoz ... opasnih materija ... obavlja u skladu sa posebnim pravilima."

4. "Zakonik Ruske Federacije o administrativnim prekršajima", član 12.21, dio 2, predviđa odgovornost za kršenje pravila za prijevoz opasnih tvari u obliku "administrativne kazne za vozače u iznosu od jednog do trostruku minimalnu zaradu ili lišenje prava upravljanja vozilima u trajanju od jednog do tri mjeseca, za službena lica zadužena za poslove saobraćaja - od deset do dvadeset minimalne zarade.

U skladu sa stavom 3. stava 1.2. „Pravila se ne primjenjuju na ... prevoz ograničenog broja opasnih materija na jednom vozilu čiji se prijevoz može smatrati prijevozom neopasne robe“. Takođe se pojašnjava da je "Ograničena količina opasnog tereta definisana u zahtjevima za bezbjedan transport određene vrste opasnog tereta. Prilikom njegovog utvrđivanja moguće je koristiti zahtjeve Evropskog sporazuma o međunarodnom prijevozu opasnih tvari. (ADR)". Dakle, pitanje maksimalne količine supstanci koje se mogu transportovati kao neopasne robe svodi se na proučavanje odeljka 1.1.3 ADR-a, koji uspostavlja izuzeća od evropskih pravila za transport opasnih materija povezana sa različitim okolnostima.

Tako, na primjer, u skladu sa stavom 1.1.3.1 „Odredbe ADR-a ne primjenjuju se ... na prijevoz opasnih tvari od strane privatnih osoba kada je ta roba pakirana za maloprodaju i namijenjena je za ličnu potrošnju, upotrebu u svakodnevnom životu, slobodnom vremenu ili sportu, ako se poduzmu mjere za sprječavanje curenja sadržaja u normalnim uvjetima prijevoza."

Međutim, grupa izuzeća koja je formalno priznata pravilima za prevoz opasnih materija su izuzeća koja se odnose na količine koje se prevoze u jednoj transportnoj jedinici (tačka 1.1.3.6).

Svi gasovi su svrstani u drugu klasu supstanci prema ADR klasifikaciji. Nezapaljivi, neotrovni gasovi (grupe A - neutralni i O - oksidirajući) pripadaju trećoj transportnoj kategoriji, sa maksimalnom ograničenjem količine od 1000 jedinica. Zapaljivo (grupa F) - do drugog, sa maksimalnim ograničenjem od 333 jedinice. Pod "jedinicom" se ovdje podrazumijeva 1 litar kapaciteta posude koja sadrži komprimirani plin, odnosno 1 kg ukapljenog ili otopljenog plina. Dakle, maksimalna količina gasova koja se može transportovati u jednoj transportnoj jedinici kao neopasan teret je sledeća:

Utroba i atmosfera naše planete siromašni su helijumom. Ali to ne znači da to nije dovoljno svuda u Univerzumu. Prema savremenim procjenama, 76% kosmičke mase otpada na, a 23% na; samo 1% ostaje na svim ostalim elementima! Stoga se svjetska materija može nazvati vodonik-helijum. Ova dva elementa dominiraju u zvijezdama, planetarnim maglinama i međuzvjezdanom plinu.

Vjerovatno sve planete Sunčevog sistema sadrže radiogene (nastale tokom alfa raspada), a velike također sadrže relikvije iz svemira. Helijum je u izobilju zastupljen u atmosferi Jupitera: prema nekim podacima, tamo ga ima 33%, prema drugima - 17%. Ovo otkriće činilo je osnovu zapleta jedne od priča poznatog naučnika i pisca naučne fantastike A. Azimova. U središtu priče je plan (možda izvodljiv u budućnosti) za isporuku helijuma sa Jupitera, kao i transferi na najbliži satelit ove planete - Jupiter V - armadu kibernetičkih mašina na kriotropima (više o njima ispod). Uronivši u atmosferu Jupitera (ultraniske temperature i supravodljivost neophodni su uslovi za rad kriotrona), ove mašine će Jupiter V pretvoriti u moždani centar Sunčevog sistema...

Jezgra helija se sintetiziraju na zvjezdanim temperaturama iz protona kao rezultat termonuklearnih procesa koji oslobađaju 175 miliona kilovat-sati energije za svaki kilogram helijuma.

Različiti ciklusi reakcija mogu dovesti do fuzije helijuma.

U uslovima ne baš vrućih zvezda, kao što je naše Sunce, čini se da proton-protonski ciklus preovlađuje. Sastoji se od tri uzastopne transformacije. Prvo, dva protona se kombinuju velikom brzinom i formiraju deuteron – strukturu protona i neutrona; u ovom slučaju, pozitron i neutrino su razdvojeni. Nadalje, deuteron se kombinuje sa protonom da bi se formirao lagani helijum uz emisiju gama-kvanta. Konačno, dva 3He jezgra reaguju, pretvarajući se u alfa česticu i dva protona. Alfa čestica, koja je stekla dva elektrona, tada će postati atom helija.

Helijum nije uvijek krajnji proizvod fuzije zvijezda. Prema teoriji profesora D. A. Frank-Kamenetskog, uzastopnom fuzijom jezgara helijuma nastaju 8Be, 12C, 160, 20Ne, 24Mg, a hvatanje protona ovim jezgrama dovodi do pojave drugih jezgara. Za sintezu jezgara teških elemenata do transuranskih, potrebne su izuzetno visoke temperature koje se razvijaju na nestabilnim "novim" i "supernovim" zvijezdama. Poznati sovjetski hemičar A.F. Kapustinski je takođe nazvao helijum protoelemente - elemente primarne materije. Nije li to prvenstvo ono što objašnjava poseban položaj vodonika i helijuma u periodičnom sistemu elemenata, a posebno činjenicu da je prvi period u suštini lišen periodičnosti karakteristične za druge periode?

Čitate članak Helij u svemiru