Гелий обладает рядом необычных физических свойств. Например, при свободном расширении гелий нагревается вместо охлаждения, характерного для большинства газов. При Ј 40 K (–233,15° C) термический эффект расширения становится нормальным. При 3 K (–270,15° C) образуется необычная форма жидкого гелия – гелий II, обладающий сверхтекучестью – свойством подниматься по стенкам сосуда и перетекать, а также необычно высокой проводимостью и малой вязкостью.

Применение. Гелий находит многочисленные применения. Поскольку он значительно легче воздуха, то используется в воздухоплавательных аппаратах. Самый легкий газ – это водород (мол. масса 2,016), который легче гелия, но способен взрываться в смеси с воздухом, тогда как гелий инертен и поэтому предпочтительнее для наполнения воздушных шаров. Шар, заполненный гелием, должен быть в объеме всего на 8% больше, чем водородный шар, чтобы поднять такой же груз.

Гелий, как и другие инертные газы, применяют для создания инертной среды в химических процессах (например, для предотвращения реакций с воздухом или кислородом). Сварка магния, алюминия и титана, а также специальных стальных сплавов проводится в гелиевой среде. В кислородную смесь для водолазов часто добавляют гелий вместо азота, т.к. такая смесь исключает проблемы, связанные с декомпрессионной болезнью (растворимость гелия в крови меньше, чем азота, что уменьшает время декомпрессии и соответственно болезненные ощущения). Жидкий гелий обеспечивает возможность охлаждать вещества до температур, близких к абсолютному нулю; при таких температурах часто обнаруживаются необычные свойства вещества.

Реакции образования. Наиболее общей формой гелия является изотоп ⁴₂He, называемый гелий-4. (Нижняя цифра перед символом элемента обозначает атомный номер, т.е. заряд ядра, а верхняя цифра – массовое число изотопа, или общее число протонов и нейтронов, в данном случае 2 протона и 2 нейтрона.) Гелий ⁴₂He получается из a-частицы, состоящей из 2 протонов и 2 нейтронов, при присоединении 2 электронов, а a-частица является продуктом распада радиоактивного материала. Другой изотоп гелия ³₂He (2 протона и 1 нейтрон) стабилен, но его содержание составляет всего 14 атомов на 10 000 атомов гелия-4. Он образуется в результате космических превращений, например при бомбардировке дейтерия ²₁H космическими лучами получается нестабильный тритий ³₁H, который, испуская b-частицу, образует ³₂He. См. также ГЕЛИЙ.

назад   дальше