Zawartość
- TL; DR (Too Long; Didnt Read)
- Dlaczego hel jest ważny dla świata?
- Do czego służy hel?
- Gdzie znajduje się hel w życiu codziennym?
- Czy hel jest gazem wybuchowym?
- Jakie są konsekwencje wdychania helu?
Hel jest pierwiastkiem znanym jako gaz szlachetny. Jest bezbarwny i bezwonny i występuje we wszechświecie. Możesz wiedzieć o helu z balonów helowych, które pływają. Jednak pierwiastek hel ma znacznie więcej zastosowań niż balony imprezowe. Jest również stosowany w poduszkach powietrznych samochodów, sprzęcie high-tech, urządzeniach medycznych i samolotach. Hel jest nadal ważnym składnikiem współczesnego życia, nawet jeśli nie można go zobaczyć bezpośrednio.
TL; DR (Too Long; Didnt Read)
Hel jest drugim najliczniejszym pierwiastkiem we wszechświecie. Chociaż helu nie widać ani nie wącha, występuje w wielu codziennych zastosowaniach, w technologii, medycynie, a nawet w samochodach.
Dlaczego hel jest ważny dla świata?
Aby zrozumieć znaczenie helu dla świata, pomaga dowiedzieć się więcej o właściwościach pierwiastków. Ponadto niezwykle ważne jest poznanie jego historii i tego, w jaki sposób problemy z zaopatrzeniem wpływają na aspekty współczesnego życia.
Hel jest pierwiastkiem występującym w postaci gazu. Jego atomowym symbolem jest „On”, a jego liczba atomowa wynosi 2 na układzie okresowym pierwiastków. Temperatura topnienia helu jest najniższą ze wszystkich pierwiastków, a jego temperatura wrzenia wynosi -452 stopni Fahrenheita. Tylko hel może pozostać płynny, nawet jeśli jego temperatura zostanie obniżona. Zestali się tylko przy ekstremalnej presji. Te właściwości sprawiają, że hel jest niezbędny w niektórych nowszych technologiach, takich jak materiały nadprzewodzące.
Pierwiastek hel jest drugim po wodoru w obfitości we wszechświecie. Hel występuje w każdej gwieździe i jest najbardziej obfity w najgorętszych gwiazdach. Powstaje w wyniku reakcji syntezy jądrowej w gwiazdach. W rzeczywistości hel odkryto po raz pierwszy podczas badania naszej własnej gwiazdy, Słońca. Hel występuje na słońcu; jest niezbędnym elementem, a zatem ważnym dla świata.
Hel został odkryty dopiero 18 sierpnia 1868 r. Francuski astrofizyk Pierre Jules Cesar Janssen użył nowego urządzenia astronomicznego zwanego spektroskopem do obserwacji długości fal świetlnych. Spektroskop wyświetlał widma lub długości fal świetlnych w postaci pasm kolorów. Obserwując zaćmienie Słońca za pomocą spektroskopu, Janssen znalazł długość fali w świetle słonecznym, która nie odpowiadała żadnemu innemu elementowi znalezionemu na Ziemi, w postaci jasnożółtej linii. Janssen zdał sobie sprawę, że odkrył nowy element. Inny astronom, Anglik Norman Lockyer, również dokonał tej obserwacji podczas oglądania słońca. Obaj zaobserwowali pierwiastek helu, który Lockyer nazwał greckim słowem „słońce”. W końcu w 1882 roku hel został faktycznie odkryty na Ziemi, w lawie Wezuwiusza, kiedy fizyk Luigi Palmieri znalazł jasne żółte widma podczas analizy lawy. Później William Ramsay przeprowadził eksperymenty, które wykazały, że hel istnieje na Ziemi; odkrył, że po rozpadzie radu pierwiastek wytwarzał hel. Per Teodor Cleve i Nils Abraham Langer mieliby w 1895 r. Zmniejszyć masę atomową helu.
Badanie helu pomaga naukowcom lepiej zrozumieć nie tylko Ziemię, ale także inne planety. W Układzie Słonecznym naukowcy odkryli hel w atmosferze gigantycznych planet gazowych Jowisz i Saturn. Na Saturnie rodzaj helu, zmieszany z ciekłym wodorem, wpada do atmosfery w ekstremalnych warunkach temperatury i ciśnienia. Naukowcy uważają, że ten „deszcz” helu spada na jądro planety. Uwolniona energia potencjalna grawitacji może być tym, co sprawia, że Saturn świeci tak jasno, co od lat intrygowało naukowców.
Z czasem naukowcy dowiedzieli się więcej o właściwościach helu. Opis helu jest taki, że jest bezbarwny i bezwonny oraz lżejszy od powietrza. Dlatego pływają balony wypełnione helem, a hel nie jest bardzo rozpuszczalny w wodzie. Obojętne cechy pierwiastka występują często w opisie helu. Historycznie uważany za chemicznie obojętny, nie reaguje z innymi pierwiastkami. Hel nie chce porzucić swoich dwóch elektronów; pozostaje stabilny dzięki powłoce elektronowej. Z tego powodu hel zaliczany jest do jednego z gazów szlachetnych, podobnie jak neon, argon, radon i inne gazy szlachetne w układzie okresowym.
Ostatnio naukowcy odkryli, że hel nie jest całkowicie obojętny, jak kiedyś sądzono.Po odkryciu kryształów wykonanych z pierwiastków helu i sodu naukowcy odkryli, że hel może łączyć się z innymi atomami, nie dzieląc jednocześnie elektronów - innymi słowy, łączy się z innymi atomami, ale nie tworzy wiązań chemicznych w tym procesie. Zamiast tego chroni przed sobą dodatnio naładowane atomy i przeciwdziała odpychającej sile, która normalnie je rozdziela. Pod ekstremalnym ciśnieniem, takim jak jądro Ziemi, hel i wodór kompresują się i tworzą stabilne związki. Naukowcy mogą odkryć bardziej fascynujące aspekty helu pierwiastkowego oraz to, czy nadal będzie można uznać go za naprawdę obojętny, czy też może on rzeczywiście tworzyć stabilne związki w ekstremalnych warunkach.
W atmosferze hel koncentruje się tylko w około 1 części na 200 000. Wydobywanie helu z powietrza jest niepraktyczne, opłacalne lub wydajne, więc nie w ten sposób ludzie uzyskują hel. Zamiast tego hel jest wytwarzany z gazu ziemnego. Zanieczyszczenia, takie jak woda, siarczki i dwutlenki węgla, muszą najpierw zostać usunięte, a następnie powstały surowy hel, który wciąż zawiera inne pierwiastki, takie jak argon, neon, wodór i azot, jest oczyszczany pod wysokim ciśnieniem. Ten surowiec jest następnie super chłodzony. Argon i azot są upłynniane, a ostatecznie azot odparowuje. Hel oddziela się od neonu, azotu i wodoru. Dodatkowe filtrowanie węglem aktywnym usuwa inne gazy.
Hel można znaleźć w niektórych złożach gazu ziemnego na całym świecie. Nie ma go jednak w każdym złożu gazu ziemnego. W Stanach Zjednoczonych hel jest wydobywany ze studni w Kansas, Oklahomie i Teksasie. Tylko w Teksasie znajduje się Federalna Rezerwa Helowa, główna podaż dla USA. Podaż ta jednak z czasem maleje. Duże zasoby helu występują również w Tanzanii. Obecnie na świecie jest tylko 14 roślin, które rafinują hel. Hel znajduje się również w rozkładających się minerałach radioaktywnych. Jest naturalnie wytwarzany z kosmicznego i rentgenowskiego bombardowania berylu i litu.
Zmniejszająca się podaż helu stała się poważnym problemem. Wzrosła zależność od helu w nowoczesnych technologiach, w wyniku czego podaż zmalała. Naukowcy pracują nad tym, aby produkcja helu była bardziej wydajna i zrównoważona. Nowatorskie metody, takie jak recykling i ponowne upłynnienie helu, mogą działać na małą skalę, co może pomóc naukowcom. Może to pomóc w obniżeniu kosztów helu wraz ze spadkiem jego podaży.
Odkrycie helu doprowadziło do wielu wielkich innowacji. W końcu pojawi się wiele zastosowań helu. We współczesnym życiu znaczenie helu jest ogromne w dziedzinie technologii, medycyny i badań.
Do czego służy hel?
Istnieje wiele zastosowań helu. Oczywiście służy do wypełniania balonów imprezowych, które zachwycają dzieci i dorosłych na całym świecie. Hel zastąpił wodór na statkach powietrznych po tym, jak wodór okazał się wysoce reaktywny. Hel wykorzystywany jest w medycynie, badaniach naukowych, spawaniu łukowym, chłodnictwie, gazach do samolotów, chłodziwach do reaktorów jądrowych, badaniach kriogenicznych i wykrywaniu wycieków gazu. Jest stosowany ze względu na swoje właściwości chłodzące, ponieważ jego temperatura wrzenia jest bliska zeru absolutnemu. To sprawia, że jest atrakcyjny do stosowania w nadprzewodnikach. Hel jest również wykorzystywany do zwiększania ciśnienia rakiet i innych statków kosmicznych. Jest również stosowany jako czynnik przenoszący ciepło.
W medycynie czasami stosuje się hel, aby pomóc pacjentom z problemami płucnymi, takimi jak niedrożność dróg oddechowych, astma i POChP. Hel umożliwia lepszą penetrację gazu do dystalnych pęcherzyków płucnych, dlatego stosuje się go do wentylacji płuc, gdy jest to konieczne z medycznego punktu widzenia. Hel jest również wykorzystywany do badania czynności płuc. Hel jest również stosowany w niektórych operacjach laparoskopowych zamiast tlenku węgla. Hel jest czasem używany jako etykieta do obrazowania. Czasami hel stosuje się w chirurgii na otwartym sercu, miesza się z tlenem i stosuje jako mgłę do płuc. Hel jest także używany do chłodzenia nadprzewodzących magnesów w skanerach MRI. Monitory promieniowania również wykorzystują hel.
Czy wiesz, że hel jest ważny dla nurków? Hel zastępuje azot w mieszaninach gazów nurkowych, dzięki czemu nurkowie mogą zanurzyć się głębiej pod wodą bez negatywnych skutków dla centralnego układu nerwowego. Bez tej mieszanki nurkowie mogliby cierpieć na wpływ ciśnienia w stanie zwanym „zakrętami”.
Istnieje wiele naukowych zastosowań helu. Duży zderzacz hadronów wykorzystuje hel do celów chłodzenia. Hel został wykorzystany do odkrycia bozonu Higgsa, głównego przełomu w fizyce. Jest stosowany w spektrometrach jądrowego rezonansu magnetycznego. Nadprzewodniki mogą działać tylko wtedy, gdy są otoczone ekstremalnym zimnem helu, a hel był wykorzystywany w przemyśle kosmicznym do chłodzenia instrumentów satelitarnych i chłodziwa paliwa do statków kosmicznych. Meteorolodzy używają wypełnionych helem balonów pogodowych do obserwacji pogody. W skanujących mikroskopach elektronowych czasami stosuje się hel w celu uzyskania lepszej rozdzielczości obrazu.
Hel odgrywa również ważną rolę w bezpieczeństwie pojazdów. Służy do napełniania poduszek powietrznych w razie awarii pojazdu.
Hel jest przechowywany i wysyłany w postaci płynnej i jest bardzo zimny. Brak reaktywności sprawia, że idealnie nadaje się do środowisk ochronnych. Nigdy nie dotykaj helu bezpośrednio. Jest tak niesamowicie zimno, że może powodować niebezpieczne odmrożenia.
Gdzie znajduje się hel w życiu codziennym?
Można znaleźć hel używany w życiu codziennym w różnych formach. Jest stosowany jako środek podnoszący, w balonach imprezowych, w mieszankach do nurkowania i we włóknach światłowodowych. Spawacze używają helu do spawania łuków w budownictwie. Lekarze i chirurdzy używają helu, aby pomóc pacjentom z procedurami płuc i serca. Kiedy odwiedzasz sklep spożywczy, a twoje artykuły spożywcze są skanowane, prawdopodobnie obserwujesz lasery helowo-neonowe. Jeśli kiedykolwiek zobaczysz sterowca żeglującego nad głową, możesz być pewien, że jest on utrzymywany w powietrzu przez hel. Sprawdź, czy potrafisz dostrzec wykorzystanie helu w życiu codziennym w miarę upływu dnia.
Czy hel jest gazem wybuchowym?
Hel nie jest gazem wybuchowym. Jest klasyfikowany jako niepalny, co oznacza, że hel nie może się palić. Jest bardzo zimny w postaci płynnej, tak zimny, że zamraża inne gazy. Jeśli jednak jego pojemnik zostanie wystawiony na działanie ciepła, sam pojemnik może pęknąć. Skroplony hel może gwałtownie wrzeć po umieszczeniu w wodzie, co może prowadzić do dużego ciśnienia wewnątrz pojemników, zwiększając ryzyko wybuchu pojemników pod wpływem ciśnienia. Ale sam hel nie wybuchnie.
Jakie są konsekwencje wdychania helu?
Być może słyszałeś humorystyczny dźwięk kogoś wdychającego odrobinę helu z balonu. Oddychający hel zmienia wysokość głosu ludzkiego, czyniąc go znacznie wyższym, piskliwym i kreskówkowym. Problem z tym polega na tym, że kiedy oddychasz helem z balonu, nie oddychasz powietrzem. Ciała ludzkie muszą oddychać powietrzem, aby funkcjonować prawidłowo i dostarczać tlen tam, gdzie jest potrzebny w mózgu i ciele. Nawet wdychanie niewielkiej ilości helu może powodować zawroty głowy. Ale może również powodować utratę przytomności i uduszenie. Dalsze oddychanie helem może nawet doprowadzić do śmierci na skutek niedotlenienia, co oznacza głód tlenu z organizmu.