Helijum

хемијски елемент са симболом He и атомским бројем 2

Helijum (latinično: He, lat. helium) je drugi hemijski element po lakoći, odmah posle vodonika.[2] On je bezbojan, bezmirisan, bezukusan, netoksičan, inertan, monoatomski gas, prvi u grupi plemenitih gasova u periodnom sistemu. Njegova tačka ključanja je najniža od svih elemenata. Nakon vodonika, helijum je drugi najzastupljeniji element u vidljivom svemiru, sa učešćem od oko 24% ukupne elementarne mase, što je više od 12 puta masa svih težih elemenata zajedno. Njegova zastupljenost u Suncu i Jupiteru je na sličnom nivou. To je uzrokovano veoma visokom nuklearnom energijom vezivanja (po nukleonu) helijuma-4 u odnosu na sledeća tri elementa iza helijuma. Ova energija vezivanja helijuma-4 je isto tako razlog da je on produkat nuklearne fuzije i radioaktivnog raspada. Najveći deo helijuma u svemiru je helijum-4, od čega je većina formirana tokom Velikog praska. Velike količine novog helijuma se kreiraju putem nuklearne fuzije vodonika u zvezdama.

Helijum
odaje narandžasti sjaj u stanju plazme
Opšta svojstva
Ime, simbolhelijum, He
U periodnome sistemu
Vodonik Helijum
Litijum Berilijum Bor Ugljenik Azot Kiseonik Fluor Neon
Natrijum Magnezijum Aluminijum Silicijum Fosfor Sumpor Hlor Argon
Kalijum Kalcijum Skandijum Titanijum Vanadijum Hrom Mangan Gvožđe Kobalt Nikl Bakar Cink Galijum Germanijum Arsen Selen Brom Kripton
Rubidijum Stroncijum Itrijum Cirkonijum Niobijum Molibden Tehnecijum Rutenijum Rodijum Paladijum Srebro Kadmijum Indijum Kalaj Antimon Telur Jod Ksenon
Cezijum Barijum Lantan Cerijum Prazeodijum Neodijum Prometijum Samarijum Evropijum Gadolinijum Terbijum Disprozijum Holmijum Erbijum Tulijum Iterbijum Lutecijum Hafnijum Tantal Volfram Renijum Osmijum Iridijum Platina Zlato Živa Talijum Olovo Bizmut Polonijum Astat Radon
Francijum Radijum Aktinijum Torijum Protaktinijum Uranijum Neptunijum Plutonijum Americijum Kirijum Berklijum Kalifornijum Ajnštajnijum Fermijum Mendeljevijum Nobelijum Lorencijum Raderfordijum Dubnijum Siborgijum Borijum Hasijum Majtnerijum Darmštatijum Rendgenijum Kopernicijum Nihonijum Flerovijum Moskovijum Livermorijum Tenesin Oganeson


He

Ne
vodonikhelijumlitijum
Atomski broj (Z)2
Grupa, periodagrupa 18 (plemeniti gasovi), perioda 1
Bloks-blok
Kategorija  plemeniti gas
Rel. at. masa (Ar)4,002602(2)[1]
El. konfiguracija1s2
po ljuskama
2
Fizička svojstva
Bojabezbojan
Agregatno stanjegasovito
Tačka topljenja0,95 K (−272,2 °‍C)
Tačka ključanja4,22 K (−268,93 °C)
Gustina0,1785 kg/m3
Molarna zapremina21,0×10−3 m³/mol
Kritična temp.5,19 K (−267,96 °C)
Toplota fuzije5,23 kJ/mol
Toplota isparavanja0,0845 kJ/mol
Sp. topl. kapacitet5.193 J/(kg*K)
Atomska svojstva
Oksidaciona stanja0
Energije jonizacije1: 2.372,3 kJ/mol
2: 5.250,5 kJ/mol
Atomski radijusbd (31) pm
Kovalentni radijus32 pm
Valsov radijus140 pm
Linije boje u spektralnom rasponu
Spektralne linije
Ostalo
Kristalna strukturaheksagonalna
Heksagonalna kristalna struktura za helijum
Brzina zvuka970 m/s (298,15 K)
Topl. vodljivost0,152 W/(m*K) W/(m·K)
CAS broj7440-59-7
referenceVikipodaci
Helijum

Helijum je imenovan po grčkom Titanu Sunca, Heliju. On je prvi put bio detektovan kao nepoznata žuta spektralna linija karakteristična za sunčevu svetlost tokom solarne eklipse iz 1868. Za ovo otkriće su zaslužni Žorž Raje,[3] kapetan C. T. Hejg,[4] Norman R. Pogson,[5] i poručnik Džon Heršel,[6] i to je naknadno potvrdio fransuski astronom Pjer Jansen.[7] Jansenu se često pridaju zasluge za detekciju ovog elementa zajedno sa Normanom Lokjerom. Jansen je snimio spektralnu liniju helijuma tokom pomračenja sunca iz 1868, dok je Lokjer to isto učinio u Britaniji. Lokjer je prvi predložio da je linija posledica novog elementa, koji je on imenovao. Formalno otkriće elementa su učinila 1895. godine dva švedska hemičara, Per Teodor Kliv i Nils Abraham Langlet, koji su našli da helijum proizilazi iz uranijumske rude klevejta. Godine 1903, velike rezerve helijuma su nađene na poljima prirodnog gasa u delovima Sjedinjenih Država, koje su daleko najveći snabdevač ovog gasa u današnje vreme.

Rasprostranjenost

uredi

Helijum je drugi po rasprostranjenosti hemijski element u vasioni, ali na Zemlji se javlja samo u tragovima (4 × 10-7% u gornjim slojevima Zemlje). Helijum se na Zemlji uglavnom javlja u atmosferi (5,2 × 10-4% u vazduhu). U litosferi helijum se takođe javlja, ali u veoma malim količinama. Praktično sav helijum koji je postojao na Zemlji nije mogao da gradi jedinjenja sa drugim elementima pa je zbog male mase napustio atmosferu Zemlje.

Izotopi i osobine

uredi

Javlja se u obliku 2 postojana izotopa3He i 4He kao i 4 nepostojana: 5He, 6He, 7He i 8He.

Helijum je plemeniti gas, najneaktivniji hemijski element, sa veoma velikom energijom jonizacije. Nema nikakav biološki značaj.[8]

Upotreba

uredi
  • Helijum se u tečnom obliku koristi za hlađenje tamo gde su potrebne veoma niske temperature, zbog njegove niske tačke ključanja.
  • Tečni helijum koristi se za magnetne rezonance.
  • Kao najlakši siguran gas (nezapaljiv) koristio se za punjenje balona. Sada se sve ređe koristi zbog velikih troškova pri dobijanju, a umesto njega se najčešće koristi zagrejan vazduh.
  • Zbog male rastvorljivosti u krvi koristi se kao sastojak mešavine za ronjenje na velikim dubinama.
 
Balon ispunjen helijumom.

Dobijanje helijuma

uredi

Helijum se dobija raspadom radioaktivnih materijala koji emituju alfa čestice u središtu zemlje( alfa čestice imaju dva protona i dva neutrona i tokom prolaska kroz zemljinu koru pokupe dva elektrona).95% helijuma u zemlji se dobija prilikom raspada uranijuma i torijuma. Helijum se obično skuplja u nepropusnim džepovima zemljine kore gde se obično skuplja i zemni gas (metan) Ovog bogatog helijumom gasa najviše ima u SAD. Prilikom izlaska helijuma u atmosferu on prolazi kroz nju i odlazi u svemir.

Svetska produkcija helijuma iznosi oko 4500 tona u toku godine.

Način isporuke u industriji

uredi
  • Isporučuje se u gasovitom i tečnom stanju.
  • Gasoviti helijum se isporučuje komprimovan u čeličnim bocama, zapremine 6 m³; 7,5 m³ i 10 m³.

Postoji nekoliko vrsta čistoća: balon -gas 4.6; 5.0 i 6.0

  • Tečni helijum čistoće 5.0 se isporučuje u posudama, zapremina 50, 100, 250, 380 i 450 litara.

Biološki efekti

uredi

Brzina zvuka u helijumu je tri puta brža od brzine zvuka u vazduhu. Pošto je osnovna frekvencija gasom popunjenih šupljina proporcionalna brzini zvuka u gasu, udisanjem helijuma dolazi do odgovarajućeg povećanja visine tona rezonantne frekvencije vokalnog trakta.[9][10] Ovo dovodi do stvaranja glasa visokog tona, nalik na pačji.

Prekomerno udisanje helijuma može biti opasno jer je helijum prosti asfiksijant koji zamenjuje kiseonik potreban za normalno disanje.[9][11] Konstantno udisanje čistog helijuma dovodi do smrti za nekoliko minuta zbog asfiksacije (gušenja). Udisanje čistog helijuma iz cilindara pod pritiskom je izuzetno opasno, jer visok protok može dovesti do barotraume i fatalnog cepanja plućnog tkiva.[11][12] Smrt uzrokovana helijumom nije česta, ali su u Sjedinjenim Državama između 2000. i 2004. zabeležena dva smrtna slučaja.[12]

Reference

uredi
  1. ^ Meija, J.; et al. (2016). „Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report)”. Pure and Applied Chemistry. 88 (3): 265—291. doi:10.1515/pac-2015-0305. 
  2. ^ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3. izd.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-175553-6. 
  3. ^ Rayet, G. (1868) "Analyse spectral des protubérances observées, pendant l'éclipse totale de Soleil visible le 18 août 1868, à la presqu'île de Malacca" (Spectral analysis of the protuberances observed during the total solar eclipse, seen on 18 August 1868, from the Malacca peninsula), Comptes rendus ... , 67 : 757–759. From p. 758: " ... je vis immédiatement une série de neuf lignes brillantes qui ... me semblent devoir être assimilées aux lignes principales du spectre solaire, B, D, E, b, une ligne inconnue, F, et deux lignes du groupe G." ( ... I saw immediately a series of nine bright lines that ... seemed to me should be classed as the principal lines of the solar spectrum, B, D, E, b, an unknown line, F, and two lines of the group G.)
  4. ^ Captain C. T. Haig (1868) "Account of spectroscopic observations of the eclipse of the sun, August 18th, 1868," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 74–80. From p. 74: "I may state at once that I observed the spectra of two red flames close to each other, and in their spectra two broad bright bands quite sharply defined, one rose-madder and the other light golden."
  5. ^ Pogson filed his observations of the 1868 eclipse with the local Indian government, but his report wasn't published. (Biman B. Nath, The Story of Helium and the Birth of Astrophysics (New York, New York: Springer, 2013), p. 8.) Nevertheless, Lockyer quoted from his report. From p. 320 of Lockyer, J. Norman (1896) "The story of helium. Prologue," Nature, 53 : 319–322 : "Pogson, in referring to the eclipse of 1868, said that the yellow line was "at D, or near D." "
  6. ^ Lieutenant John Herschel (1868) "Account of the solar eclipse of 1868, as seen at Jamkandi in the Bombay Presidency," Proceedings of the Royal Society of London, 17 : 104–120. From p. 113: As the moment of the total solar eclipse approached, " … I recorded an increasing brilliancy in the spectrum in the neighborhood of D, so great in fact as to prevent any measurement of that line till an opportune cloud moderated the light. I am not prepared to offer any explanation of this." From p. 117: "I also consider that there can be no question that the ORANGE LINE was identical with D, so far as the capacity of the instrument to establish any such identity is concerned."
  7. ^ In his initial report to the French Academy of Sciences about the 1868 eclipse, Janssen made no mention of a yellow line in the solar spectrum. See: However, subsequently, in an unpublished letter of 19 December 1868 to Charles Sainte-Claire Deville, Janssen asked Deville to inform the French Academy of Sciences that : "Several observers have claimed the bright D line as forming part of the spectrum of the prominences on 18 August. The bright yellow line did indeed lie very close to D, but the light was more refrangible [i.e., of shorter wavelength] than those of the D lines. My subsequent studies of the Sun have shown the accuracy of what I state here." (See: (Launay, 2012), p. 45.)
  8. ^ Parkes, G.D. & Phil, D. (1973). Melorova moderna neorganska hemija. Beograd: Naučna knjiga. 
  9. ^ a b Emsley 2001
  10. ^ Ackerman MJ, Maitland G (1975). „Calculation of the relative speed of sound in a gas mixture”. Undersea Biomed Res. 2 (4): 305—10. PMID 1226588. Arhivirano iz originala 27. 01. 2011. g. Pristupljeno 9. 8. 2008.  (jezik: engleski)
  11. ^ a b Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid (2007). „Suicidal asphyxiation with helium: Report of three cases Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle”. Wiener Klinische Wochenschrift (na jeziku: German & English). 119 (9–10): 323—325. PMID 17571238. doi:10.1007/s00508-007-0785-4.  (jezik: engleski)
  12. ^ a b Engber, Daniel (13. 6. 2006). „Stay Out of That Balloon!”. Slate.com. Pristupljeno 14. 7. 2008.  (jezik: engleski)

Literatura

uredi

Spoljašnje veze

uredi

Generalno

Detaljnije

Razno

Nestašica helijuma