Vsebina
- TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
- Zakaj je helij pomemben za svet?
- Za kaj se uporablja helij?
- Kje se nahaja helij v vsakdanjem življenju?
- Je helij eksploziven plin?
- Kakšne so posledice vdihavanja helija?
Helij je element, znan kot plemeniti plin. Je brezbarven in brez vonja, razširjen je po vsem vesolju. Morda veste za helij iz helijevih balonov, ki plavajo. Element helij pa ima veliko več uporab kot baloni za zabave. Uporablja se tudi v avtomobilskih zračnih blazinah, visokotehnološki opremi, medicinskih pripomočkih in letalih. Helij je še vedno pomemben sestavni del sodobnega življenja, čeprav ga ne morete videti neposredno.
TL; DR (Predolgo; Nisem prebral)
Helij je drugi najpogostejši element v vesolju. Čeprav ga ne vidite in ne vonjate, se helij ponaša z mnogimi vsakodnevnimi nameni, v tehnologiji, medicini in celo v avtomobilih.
Zakaj je helij pomemben za svet?
Če želite razumeti pomen helija za svet, pomaga izvedeti več o lastnostih elementov. Poleg tega je ključnega pomena spoznavanje njegove zgodovine in tega, kako se vprašanja oskrbe vključujejo v vidike sodobnega življenja.
Helij je element, ki obstaja v obliki plina. Njegov atomski simbol je "He", njegova atomska številka pa je 2 na periodični tabeli. Tališče helija je najnižje od vseh elementov, njegova vrelišče pa je -452 stopinj Fahrenheita. Samo helij lahko ostane tekoč, tudi če se njegova temperatura zniža. Utrdi se le pri izjemnem tlaku. Zaradi teh lastnosti je helij nepogrešljiv pri nekaterih novejših tehnologijah, kot so na primer superprevodni materiali.
Element helij je po številčnosti v vesolju drugi le vodik. Helij obstaja v vsaki zvezdi, najpogostejši pa je v najbolj vročih zvezdah. Nastane iz reakcij jedrskih fuzij v zvezdah. V bistvu je bil helij najprej odkrit med študijem lastne zvezde, sonca. Na soncu prevladuje helij; je bistven element in zato pomemben za svet.
Helij je bil odkrit šele 18. avgusta 1868. Francoski astrofizik po imenu Pierre Jules Cesar Janssen je za opazovanje svetlobnih dolžin uporabil novo astronomsko napravo, imenovano spektroskop. Spektroskop je prikazal spektre ali svetlobne valovne dolžine kot barvne pasove. Medtem ko je Janssen s spektroskopom opazoval pomračeno sonce, je v sončni svetlobi našel valovno dolžino, ki ni ustrezala nobenemu drugemu elementu, ki ga še najdemo na Zemlji, v obliki svetlo rumene črte. Janssen je spoznal, da je odkril nov element. Še en astronom, Anglež Norman Lockyer, je med gledanjem sonca opravil to opazovanje. Oba sta opazovala element helij, ki ga je Lockyer po grški besedi poimenoval sonce. Na koncu je bil leta 1882 helij v resnici odkrit na Zemlji, v lavi gore Vesuvius, ko je fizik Luigi Palmieri med analizo lave našel svetlo rumene spektre. Kasneje je William Ramsay izvajal poskuse, ki so dokazali, da na zemlji obstaja helij; ugotovil je, da ko se radij elementov razkroji, nastane helij. Per Teodor Cleve in Nils Abraham Langer sta leta 1895 odstranila atomsko težo helija.
Preučevanje helija pomaga znanstvenikom, da bolje razumejo ne le Zemljo, ampak tudi druge planete. V sončnem sistemu so znanstveniki odkrili helij v atmosferi velikanskih plinskih planetov Jupiter in Saturn. Na Saturnu v atmosfero v ekstremnem okolju temperature in tlaka pade nekakšen helijev dež, pomešan s tekočim vodikom. Znanstveniki menijo, da ta helijev "dež" pade v jedro planeta. Njegova sproščena gravitacijska potencialna energija je morda tisto, zaradi česar Saturn sije tako močno, kar je značilnost, ki znanstvenike dolga leta zmede.
Sčasoma so znanstveniki izvedeli več o lastnostih helija. Opis helija je, da je brez barve in vonja ter lažji od zraka. Zato baloni, napolnjeni s helijem, plavajo in helij ni zelo topen v vodi. Pri opisu helija se pogosto pojavljajo inertne lastnosti elementa. Zgodovinsko gledano kemično inertno, ponavadi ne reagira z drugimi elementi. Helij se noče odreči svojim dvema elektronama; ostane stabilna s svojo elektronsko lupino. Zaradi tega je helij uvrščen med enega žlahtnih plinov, skupaj z neonom, argonom, radonom in drugimi žlahtnimi plini na periodični tabeli.
Pred kratkim so znanstveniki odkrili, da helij ni povsem inerten, kot je nekoč mislil.Ob odkritju kristalov, sestavljenih iz elementov helija in natrija, so raziskovalci ugotovili, da se helij lahko kombinira z drugimi atomi, hkrati pa ne deli svojih elektronov - z drugimi besedami, kombinira se z drugimi atomi, vendar v procesu ne tvori kemičnih vezi. Namesto tega ščiti pozitivno nabiti atome drug od drugega in preprečuje odbojno silo, ki jih običajno potisne narazen. Pod ekstremnim pritiskom, kot je morda v Zemljinem jedru, se helij in vodikov stisneta in tvorita stabilne spojine. Znanstveniki lahko razkrijejo bolj fascinantne vidike elementa helija in ali bo še vedno mogoče, da se mu zdi resnično inerten, ali če lahko resnično tvori stabilne spojine v ekstremnih okoljih.
V atmosferi se helij koncentrira le v približno 1 delu na 200.000. Črpanje helija iz zraka ni praktično, stroškovno učinkovito ali učinkovito, zato ljudje ne pridobivajo helija. Namesto tega se helij proizvaja iz zemeljskega plina. Najprej je treba odstraniti nečistoče, kot so voda, sulfidi in ogljikovi dioksidi, nato pa nastali surovi helij, ki še vedno vsebuje druge elemente, kot so argon, neon, vodik in dušik, očistiti pri velikih pritiskih. Ta surova se nato super ohladi. Argon in dušik se utekočinita, na koncu pa dušik izhlapi. Helij ločuje od neona, dušika in vodika. Dodatno filtriranje z aktivnim ogljem odstrani druge pline.
Helij lahko najdemo v nekaterih nahajališčih zemeljskega plina po vsem svetu. Vendar pa ni v vsakem nahajališču zemeljskega plina. V ZDA helij pridobivajo iz vrtin v Kansasu, Oklahomi in Teksasu. Teksas samo nahaja zvezni rezervat helija, glavna oskrba za ZDA. Vendar se ta dobava sčasoma zmanjšuje. Obstaja veliko nahajališče helija tudi v Tanzaniji. Zdaj je na svetu le 14 rastlin, ki prečistijo helij. Helij najdemo tudi v razpadajočih radioaktivnih mineralih. Naravna je iz kozmičnega in rentgenskega bombardiranja berilija in litija.
Krčenje oskrbe s helijem je postalo glavno vprašanje. Odvisnost od helija v sodobni tehnologiji se je povečala in zaradi tega se je zmanjšala ponudba. Znanstveniki si prizadevajo za učinkovitejšo in trajnostno proizvodnjo helija. Nove metode, kot sta recikliranje in ponovno utekočinjanje helija, lahko delujejo v majhnem obsegu, kar bi lahko pomagalo raziskovalcem. To lahko pomaga zmanjšati stroške helija, ko njegova dobava upada.
Odkritje helija je privedlo do številnih velikih novosti. Sčasoma se bo pojavilo veliko uporab helija. V sodobnem življenju je velik pomen helija v področjih tehnologije, medicine in raziskav.
Za kaj se uporablja helij?
Uporaba helija je veliko. Seveda se uporablja za polnjenje zabave z baloni, ki navdušujejo otroke in odrasle po vsem svetu. Helij je zamenjal vodik v zračnih ladjah, potem ko je bilo ugotovljeno, da je vodik zelo reaktiven. Helij se uporablja za medicino, znanstvene raziskave, obločno varjenje, hlajenje, plin za letala, hladilno sredstvo za jedrske reaktorje, kriogene raziskave in odkrivanje puščanja plina. Za svoje hladilne lastnosti se uporablja, ker je njegova vrelišče blizu absolutne nič. Zaradi tega je privlačna za uporabo v superprevodnikih. Helij se uporablja tudi za rakete pod tlakom in druga vesoljska plovila. Uporablja se tudi kot sredstvo za prenos toplote.
V medicini se včasih uporablja helij za pomoč bolnikom s težavami s pljuči, kot so ovirani dihalni poti, astma in KOPB. Helij omogoča boljši prodor plina v distalne alveole v pljučih, zato se uporablja za prezračevanje pljuč, kadar je to medicinsko potrebno. Helij se uporablja tudi za testiranje pljučne funkcije. Helij se uporablja tudi pri nekaterih laparoskopskih operacijah namesto ogljikovega monoksida. Helij se včasih uporablja kot nalepka za slikanje. Včasih se helij uporablja za operacije na odprtem srcu, pomešan s kisikom in se uporablja kot meglica za pljuča. Helij se uporablja tudi za hlajenje superprevodnih magnetov v MRI skenerjih. Zračni monitorji uporabljajo tudi helij.
Ste vedeli, da je helij pomemben za potapljače? Helij nadomešča dušik v mešanicah potapljajočih se plinov, tako da lahko potapljači globlje pod vodo brez negativnih vplivov na centralni živčni sistem. Brez te mešanice bi lahko potapljači trpeli zaradi pritiskov zaradi stanja, imenovanega "ovinki".
Obstajajo številne znanstvene uporabe helija. Veliki hadronski trkalnik uporablja helij za hlajenje. Helij je bil uporabljen za odkrivanje Higgsovega bozona, velikega preboja v fiziki. Uporablja se v spektrometrih za jedrsko magnetno resonanco. Superprevodniki lahko delujejo le, če jih obkroža ekstremni mraz helija, helij pa je bil v vesoljski industriji uporabljen za hlajenje satelitskih instrumentov in hladilne tekočine za gorivo za vesoljska plovila. Meteorologi za vremensko opazovanje uporabljajo vremenske balone, napolnjene s helijem. Skeniranje elektronskih mikroskopov včasih uporablja helij za boljšo ločljivost slike.
Helij ima pomembno vlogo tudi pri varnosti vozil. Uporablja se za polnjenje zračnih blazin, če vozilo trči.
Helij je shranjen in oddan v tekoči obliki in je izjemno hladen. Zaradi pomanjkanja reaktivnosti je idealen za zaščitno okolje. Nikoli ne ravnajte neposredno s helijem. Tako neverjetno je hladno, da lahko povzroči nevarne ozebline.
Kje se nahaja helij v vsakdanjem življenju?
Helij, ki ga uporabljamo v vsakdanjem življenju, lahko najdete v različnih oblikah. Uporablja se kot sredstvo za dvigovanje, v balonih za zabave, v potapljaških mešanicah in v optičnih vlaknih. Varilci v gradbeništvu uporabljajo helij za varjenje lokov. Zdravniki in kirurgi uporabljajo helij za pomoč bolnikom s pljučnimi in srčnimi posegi. Ko obiščete trgovina z živili in pregledate, ali verjetno opazite helij-neonske laserje. Če boste kdaj opazili jadralno jadranje nad glavo, ste lahko prepričani, da ga helij drži visoko. Poglejte, ali lahko opazite uporabo helija v vsakdanjem življenju, ko se srečujete po svojem dnevu.
Je helij eksploziven plin?
Helij ni eksploziven plin. Uvrščamo ga v negorljive, kar pomeni, da helij ne more goreti. V tekoči obliki je izredno hladen, tako hladen, da zamrzne druge pline. Če pa je njegova posoda izpostavljena toploti, lahko sama posoda poči. Utekočinjeni helij lahko močno zavre, če ga damo v vodo, kar lahko privede do velikega pritiska v posodah, kar poveča tveganje, da bi posode eksplodirale zaradi tlaka. Toda sam po sebi helij ne bo eksplodiral.
Kakšne so posledice vdihavanja helija?
Morda ste slišali šaljiv zvok nekoga, ki iz balona vdihne kanček helija. Dihajoči helij spremeni glasnost človeškega glasu, zaradi česar je veliko višji, škripav in risan. Težava pri tem je, da ko vdihnete helij iz balona, ne dihate v zraku. Človeška telesa morajo dihati zrak, da lahko pravilno delujejo, in dovajati kisik tam, kjer ga potrebujejo v možganih in telesu. Tudi dihanje majhne količine helija lahko povzroči omotico. Lahko pa povzroči tudi izgubo zavesti in povzroči zadušitev. Nadaljevanje dihanja helija lahko celo povzroči smrt zaradi anoksije, kar pomeni stradanje kisika iz telesa.