Helium

Kjernen til helium-4-atomet, som er nøyaktig som en alfapartikkel , [ 7 ] er spesielt interessant. Grunnen til dette er fordi høyenergi-elektronspredningseksperimenter har vist at ladningen minker eksponentielt fra et maksimum ved senterpunktet, på nøyaktig samme måte som ladningstettheten avtar ved sitt eget punkt . Denne symmetrien gjenspeiler lignende fysiske prinsipper: paret av nøytroner og protoner i heliumkjernen adlyder de samme kvantemekaniske reglene som de to kretsende elektronene – selv om bindingen av partiklene i kjernen skyldes et annet potensial På denne måten okkuperer disse fermionene (det vil si både protoner og elektroner og nøytroner) fullstendig 1s-orbitalene i par, ingen av dem har orbital vinkelmomentum , og hver av dem kansellerer den iboende spinn til den andre. Å legge til en annen av disse partiklene vil kreve vinkelmomentum og frigjøre vesentlig mindre energi (faktisk er ingen kjerne med fem nukleoner stabile). Av denne grunn er denne ordningen for disse partiklene ekstremt stabil energimessig, og denne stabiliteten gir opphav til mange viktige fenomener som er iboende for helium i naturen.

Et eksempel på disse fakta på grunn av den høye stabiliteten til den elektroniske konfigurasjonen av helium er den lave kjemiske reaktiviteten til dette elementet (den laveste i hele det periodiske systemet), samt mangelen på interaksjon av atomene med hverandre. Dette gir de laveste smelte- og kokepunktene av alle grunnstoffene. På samme måte gir den energetiske stabiliteten til helium-4-kjernen opphav til en enkel produksjon av disse i atomreaksjoner som involverer både tung partikkelutslipp og kjernefysisk fusjon . Noe stabil helium-3 produseres i fusjonsreaksjoner fra hydrogen, men det er en mye mindre fraksjon sammenlignet med helium-4. Stabiliteten til helium-4 er grunnen til at hydrogen omdannes til denne formen for helium i solen , i stedet for helium-3, deuterium eller andre tyngre grunnstoffer. Det er også delvis ansvarlig for det faktum at alfapartikkelen er den desidert vanligste typen baryonpartikkel som utvises fra atomkjerner. Sagt på en annen måte, alfa-forfall er mye mer vanlig enn forfall til tyngre kjerner. [ 8 ]

Den uvanlige stabiliteten til helium-4 er også viktig i kosmologi . I de første minuttene etter Big Bang var universet bygd opp av en blanding av frie nukleoner (protoner og nøytroner). Denne «suppen» hadde opprinnelig et forhold på seks protoner til ett nøytron, og etter en stund ble den avkjølt til det punktet hvor kjernefysisk fusjon kunne finne sted. [ 9 ] Stabiliteten til helium gjorde at nesten alle nukleonaggregeringer dannet på den tiden var helium-4-kjerner. Bindingen av protoner og nøytroner for å danne helium-4 er faktisk så sterk at produksjonen av dette elementet forbrukte nesten alle de frie nøytronene i løpet av få minutter, før slike kjerner kunne forfalle ved beta-forfall . Dette etterlot for lite av disse partiklene til at litium , beryllium eller bor kunne dannes . Kjernebindingen for hvert nukleon i helium-4 er sterkere enn i noen av disse tre elementene (se nukleogenese og bindingsenergi ). Derfor var det ingen tilgjengelig energetisk mekanisme, når helium først var blitt dannet, for å lage elementene med atomnummer 3, 4 og 5. Når det gjelder energi, var fusjonen av helium for å danne det neste grunnstoffet også gunstig i det periodiske tabell med lavest energi per nukleon: karbon . På grunn av mangelen på mellomelementer krevde imidlertid denne prosessen nesten samtidig kollisjon av tre helium-4-kjerner (se trippel-alfa-prosess ), så det var ikke nok tid for karbon å dannes i Big Bang. : I løpet av minutter, det tidlige universet ble avkjølt til en temperatur og et trykk der fusjon av helium til karbon ikke lenger var mulig. Dette førte til at det tidlige universet hadde et hydrogen/helium-forhold som var svært likt det som er observert i dag (i massevis, tre deler hydrogen til en del helium-4), med nesten alle nøytronene i universet – slik tilfellet er i dag – fanget i helium-4 kjerner.

Alle de tyngre grunnstoffene – inkludert de som trengs for å danne steinete planeter som Jorden og for eksistensen av karbonbasert liv – måtte skapes senere, i stjerner som var varme nok til å brenne ikke bare hydrogen – siden dette bare produserer mer helium – men det samme helium. Slike stjerner er massive og derfor sjeldne. Dette gir opphav til at alle de kjemiske grunnstoffene, bortsett fra hydrogen og helium, utgjør kun 2 % av massen i form av atomer i universet. Helium-4 utgjør i mellomtiden omtrent 23 % av all vanlig materie i universet, det vil si praktisk talt all vanlig materie som ikke er hydrogen. [ 10 ]

Gass- og plasmafaser

Helium er den minst reaktive edelgassen etter neon og derfor den nest minst reaktive av dem alle. Den er inert og monoatomisk under normale forhold. På grunn av den lave atommassen, i gassfasen, er den termiske ledningsevnen , den spesifikke varmen og lydhastigheten større enn i noen annen gass bortsett fra hydrogen. Av lignende grunner, og også på grunn av den lille størrelsen på atomene, er dens diffusjonshastighet gjennom faste stoffer tre ganger så stor som luft, og omtrent 65 % av hydrogen. [ 11 ]

Den er også mindre løselig i vann enn noen annen kjent gass, [ 12 ] og dens brytningsindeks er nærmest enhet av alle gasser. [ 13 ] Dette elementet har en negativ Joule–Thomson-koeffisient ved normal romtemperatur, noe som betyr at det varmes opp når det får utvide seg fritt. Bare under Joule-Thomson-inversjonstemperaturen (32–50 K ved 1 atmosfære ) avkjøles den i fri ekspansjon. [ 11 ] Når det er forhåndskjølt under denne temperaturen, kan helium bli flytende ved avkjøling på grunn av dets ekspansjon.

Det meste av utenomjordisk helium er i plasmatilstand , med egenskaper som er svært forskjellige fra atomhelium. I plasma er elektronene i helium ikke bundet til kjernen, noe som gjør dens elektriske ledningsevne svært høy, selv når gassen bare er delvis ionisert. Ladede partikler er sterkt påvirket av magnetiske og elektriske felt . For eksempel, i solvinden , sammen med ionisert hydrogen, samhandler partiklene med jordens magnetosfære , og gir opphav til Birkeland-strømmen og nordlys . [ 14 ]

Flytende og faste faser

I motsetning til alle andre grunnstoffer, vil flytende helium holde seg på den måten ned til absolutt null ved normalt trykk. Dette er en direkte effekt av kvantemekanikk: nærmere bestemt er nullpunktsenergien til systemet for høy til å tillate frysing. Fast helium krever en temperatur på 1 til 1,5 K (omtrent -272 °C eller -457 °F) og rundt 25 bar (2,5 MPa) trykk. [ 15 ] Det er ofte vanskelig å skille fast fra flytende helium siden brytningsindeksen til de to fasene er nesten den samme. Faststoffet har et markert smeltepunkt og krystallinsk struktur, men er svært komprimerbart. Trykk på et laboratorium kan redusere volumet med mer enn 30 %. [ 16 ] Med en komprimerbarhetsmodul i størrelsesorden 50 MPa, [ 16 ] er den 50 ganger mer komprimerbar enn vann. Fast helium har en tetthet på 0,214 ± 0,006 g/ml ved 1,15 K og 66 atm, den projiserte tettheten ved 0 K og 25 bar (2,5 MPa) er 0,187 ± 0,009 g/ml. [ 17 ]

Under kokepunktet på 4,22 K, og over lambdapunktet på 2,1768 K, eksisterer isotopen helium-4 i en normal fargeløs flytende tilstand, kalt helium I. [ 11 ] Som andre kryogene koker helium I ved oppvarming og trekker seg sammen når temperaturen synker. Under lambda-punktet koker imidlertid ikke denne fasen og utvider seg etter hvert som temperaturen synker ytterligere.

Helium har en gasslignende brytningsindeks på 1,026, noe som gjør overflaten svært vanskelig å se, så isoporflåter brukes ofte for å se hvor overflaten er. [ 11 ] Denne fargeløse væsken har en svært lav viskositet og en tetthet på 0,145 g/mL, som bare er en fjerdedel av verdien forutsagt av klassisk fysikk . [ 11 ] Det er nødvendig å gjøre bruk av kvantemekanikk for å forklare denne egenskapen, og derfor kalles begge typer flytende helium kvantevæsker , noe som betyr at de viser atomegenskaper i makroskopisk skala. Dette kan være en effekt av det faktum at kokepunktet er svært nær absolutt null, noe som forhindrer tilfeldig molekylær bevegelse ( termisk energi ) i å skjule dens atomegenskaper. [ 11 ]

Flytende helium under lambdapunktet viser svært uvanlige egenskaper, i en tilstand kalt helium II. Koking av helium II er ikke mulig på grunn av dens høye varmeledningsevne ; varmetilførselen får væsken til å fordampe direkte til gass. Isotopen helium-3 har også en superflytende fase , men bare ved mye lavere temperaturer. Som et resultat er mindre kjent om egenskapene til denne fasen i den isotopen. [ 11 ]

Helium II er en supervæske, en kvantetilstand av materie med merkelige egenskaper. For eksempel, når den strømmer gjennom kapillærer så tynne som 10 -7 til 10 -8  m, har den ingen målbar viskositet. Imidlertid, når målinger gjøres mellom to bevegelige skiver, observeres en viskositet som kan sammenlignes med den for gassformig helium. Gjeldende teori forklarer dette fenomenet ved å bruke en to-væskemodell for helium II. I denne modellen anses flytende helium under lambdapunktet å inneholde en andel heliumatomer i grunntilstanden, som utgjør supervæsken, og å flyte med nøyaktig null viskositet ; og en andel heliumatomer i en eksitert tilstand, som oppfører seg mer som en vanlig væske . [ 18 ]

I fonteneeffekten er det bygget et kammer som er koblet til et helium II-reservoar ved hjelp av en sintret skive som superflytende helium lett passerer gjennom, men ikke-superflytende væsker kan ikke. Hvis innsiden av beholderen varmes opp, slutter helium å være superflytende. For å opprettholde likevektsfraksjonen av superflytende helium lekker det gjennom skiven og øker trykket, noe som får væsken til å sprute ut av beholderen. [ 19 ]

Den termiske ledningsevnen til helium II er større enn for noe annet kjent stoff. Det er en million ganger så mye som helium I og flere hundre ganger så mye som for kobber . [ 11 ] Dette er fordi varmeledning skjer ved hjelp av en unik kvantemekanisme. De fleste materialer som er gode termiske ledere har et bånd av frie valenselektroner som tjener til å overføre varme. Helium II har ikke noe valensbånd, men det leder varme godt. Varmefluksen styres av ligninger som ligner på bølgeligningen som brukes til å karakterisere forplantningen av lyd i luft. Når varme introduseres, beveger den seg gjennom helium II i form av bølger med 20 meter per sekund ved en temperatur på 1,8 K. Dette fenomenet er kjent som "den andre lyden" . [ 11 ]

Helium II viser også en oppstigningseffekt. Når en overflate strekker seg utover nivået til helium II, beveger helium seg langs overflaten, mot tyngdekraften . Væske vil unnslippe fra en uforseglet beholder ved å krype opp veggene til beholderen til den finner et område med høyere temperatur hvor den vil fordampe. Denne oppstigningen utføres på en 30 nm tykk film, uavhengig av overflatematerialet. Denne filmen heter Rollins film og er oppkalt etter den første personen som karakteriserte denne egenskapen, Bernard V. Rollin. [ 11 ]​ [ 20 ]​ [ 21 ]​ Som et resultat av denne oppførselen og evnen til helium II til å unnslippe gjennom små åpninger, er det svært vanskelig å holde denne væsken innestengt. Bølger som forplanter seg gjennom en rullende film styres av den samme tyngdekraftslikningen på grunt vann, men i stedet for tyngdekraften er gjenopprettingskraften van der Waals-kraften . [ 22 ] Disse bølgene er kjent som tredje lyd. [ 23 ]

Forbindelser

Siden helium er en edelgass , deltar den ikke i kjemiske reaksjoner i praksis , selv om den under påvirkning av elektriske utladninger eller bombardert med elektroner danner forbindelser.

Helium har null valens og er kjemisk ikke-reaktivt under normale forhold. [ 24 ] Det er en elektrisk isolator med mindre den er ionisert. Som de andre edelgassene har den metastabile energinivåer , slik at den kan forbli ionisert i en elektrisk utladning ved en spenning under ioniseringspotensialet . [ 11 ] Helium kan danne ustabile forbindelser, kjent som eksimerer , med wolfram , jod , fluor og fosfor når det utsettes for en elektrisk glødeutladning, elektronbombardement, eller på annen måte er et plasma. De molekylære forbindelsene HeNe, HgHe 10 og WHe 2 , og molekylionene He +2 , He 2 +2 , HeH + og HeD + kan lages på denne måten. [ 25 ] Denne teknikken har også tillatt produksjonen av det nøytrale molekylet He 2 , som har et stort antall spektralbåndsystemer, og molekylet HgHe, som tilsynelatende bare holdes sammen av polarisasjonskrefter. [ 11 ] I teorien er andre virkelige forbindelser også mulige, for eksempel heliumfluorhydrid (HHeF), som ville være analogt med argonfluorhydrid , oppdaget i 2000. [ 26 ] Beregninger indikerer at to nye forbindelser som inneholder en binding av helium-oksygen kan være stabil. [ 27 ] To nye, teoretisk forutsagte molekylarter, CsFHeO og N(CH 3 )4FHeO, er derivater av et metastabilt anion [F-HeO], teoretisk antatt i 2005 av en gruppe fra Taiwan . Hvis de ble bekreftet eksperimentelt, ville disse forbindelsene avslutte den kjemiske tregheten til helium, og det eneste fullstendig inerte elementet ville være neon . [ 28 ]

Helium har blitt plassert i karbonmolekylære bur ( fullerenene ) ved oppvarming ved høyt trykk. De dannede endoedriske fullerenmolekylene er stabile opp til høye temperaturer. Når de kjemiske derivatene av disse fullerenene dannes, forblir helium i dem. [ 29 ] Hvis helium-3 brukes, kan det lett observeres ved kjernemagnetisk resonansspektroskopi . [ 30 ] Det er rapportert om et stort antall fullerener som inneholder helium-3. Selv om disse atomene ikke er forbundet med kovalente eller ioniske bindinger , har disse stoffene forskjellige egenskaper og en bestemt sammensetning, som alle støkiometriske kjemiske forbindelser.

Det er åtte kjente isotoper av helium , men bare 3He og 4He er stabile . I jordens atmosfære er det ett ³He-atom for hver million 4He- atomer . [ 31 ] I motsetning til andre grunnstoffer, varierer den isotopiske forekomsten av helium sterkt etter opprinnelse, på grunn av forskjellige dannelsesprosesser. Den vanligste isotopen, 4He , produseres på jorden ved alfa-nedbrytning av tyngre radioaktive grunnstoffer; alfapartiklene som dukker opp er fullstendig ioniserte 4 He-atomer. 4Han har en uvanlig stabil kjerne fordi nukleonene er ordnet i komplette skall. Videre ble denne isotopen dannet i store mengder under primordial nukleosyntese i Big Bang. [ 32 ]

³Han er til stede på jorden i dag i bare spormengder (de fleste dateres fra jordens dannelse), selv om noe av det faller til jorden ved å bli fanget i kosmisk støv . [ 33 ] Noen spor produseres også ved beta-nedbrytning av tritium . [ 34 ] Noen bergarter i jordskorpen har forskjellige isotopforhold som varierer med opptil en faktor ti. Disse forholdene kan brukes til å undersøke opprinnelsen til bergarter så vel som sammensetningen av jordkappen . [ 33 ] ³Han er mye mer rikelig i stjerner som et produkt av kjernefysisk fusjon. Derfor, i det interstellare mediet , er forholdet mellom ³He og 4He omtrent 100 ganger større enn det på jorden. [ 35 ] Ekstraplanetært materiale, som asteroide og måneregolitter , har spor av ³He fra bombardementet av solvinder mot dem. Månens overflate har ³He-konsentrasjoner på rundt 0,01  ppm . [ 36 ] [ 37 ] Noen mennesker, spesielt Gerald Kulcinski i 1986, [ 38 ] har foreslått å utforske Månen, grave ut måneregolitter og bruke ³He for kjernefysisk fusjon .

Væske 4 He kan kjøles ned til 1 kelvin ved hjelp av evaporativ kjøling i kar hvor disse temperaturene kan nås og opprettholdes. Tilsvarende kjøling for helium-3, som har et lavere kokepunkt, kan oppnås ved rundt 0,2 K i et helium-3-kjøleskap . Blandinger som inneholder samme andel av helium-3 og helium-4 ved en temperatur under 0,8 K skilles i to ikke-blandbare faser på grunn av deres uforenlighet (hver på grunn av en annen kvantestatistikk : heliumatomer -4 er bosoner mens helium-3-atomer er fermioner ). [ 11 ] Fortynningskjøleskap bruker denne manglende evnen til å blande for å nå temperaturer på noen få millikelvin .

Det er mulig å produsere eksotiske isotoper av helium, som raskt brytes ned til andre stoffer. Den kortestlevende tunge isotopen er 5 He, med en halveringstid på 7,6 × 10 –22 sekunder. 6 Han brytes ned ved å sende ut en beta-partikkel og dens nedbrytningsperiode er 0,8 sekunder. 7 Han sender også ut beta-partikler så vel som gammastråler . Både 7He og 8He er skapt av noen kjernefysiske reaksjoner . [ 11 ] 6 Han og 8 Han er kjent for å ha en kjernefysisk glorie . ²He (bestående av to protoner og ingen nøytroner) er en radioisotop som forfaller til protium (hydrogen) ved protonutslipp , med en nedbrytningsperiode på 3× 10–27 sekunder. [ 11 ]

Overflod og innhenting

Naturlig overflod

Helium er det nest vanligste grunnstoffet i det kjente universet etter hydrogen og utgjør omtrent 23 % av universets baryoniske masse . [ 31 ] Det meste av heliumet ble dannet under Big Bang - nukleosyntesen , i de første tre minuttene etter Big Bang. På denne måten bidrar måling av deres overflod til kosmologiske modeller. I stjerner dannes helium ved kjernefysisk fusjon av hydrogen i proton-protonkjedereaksjoner og i CNO-syklusen , som begge er en del av stjernenukleosyntesen . [ 32 ]

I jordens atmosfære er konsentrasjonen av helium i volum bare 5,2 deler per million. [ 39 ] [ 40 ] Konsentrasjonen er lav og praktisk talt konstant til tross for kontinuerlig produksjon av nytt helium, fordi det meste av heliumet i atmosfæren slipper ut i verdensrommet på grunn av ulike prosesser. [ 41 ] [ 42 ] I jordens heterosfære er en del av den øvre atmosfæren, helium og andre lette gasser de mest tallrike grunnstoffene.

Nesten alt helium som er tilstede på jorden er et resultat av radioaktivt forfall, og dermed er en terrestrisk heliumballong i hovedsak en pose med alfapartikler som utvises av denne prosessen. Helium finnes i store mengder i uran og thoriummineraler , inkludert cleveite , pitchblende , carnotite og monazite , siden disse avgir alfapartikler (heliumkjerner, He 2+ ) og elektroner umiddelbart kombineres med dem, så snart partiklene stoppes. ved steinen. På denne måten anslås det at det genereres rundt 3000 tonn helium per år i hele litosfæren . [ 43 ]​ [ 44 ]​ [ 45 ]​ I jordskorpen er konsentrasjonen av helium 8 deler per milliard. I havet er konsentrasjonen bare 4 deler per milliard. Det er også små mengder i mineralkilder, vulkansk gass og meteorisk jern. Fordi helium er fanget på en lignende måte som naturgass av et ugjennomtrengelig berglag, finnes de høyeste konsentrasjonene av dette elementet på planeten i naturgass, hvorfra det meste kommersielt helium utvinnes. Konsentrasjonen varierer over et bredt område fra noen få ppm til over 7 % i et lite gassfelt i San Juan County , New Mexico . [ 46 ]​ [ 47 ]

I 2016 oppdaget britiske forskere en stor forekomst av heliumgass i Afrika. [ 48 ] ​​Dette feltet, som ligger i Den forente republikken Tanzania , måler omtrent 54 millioner kubikkfot i volum og er det største heliumfeltet i verden. [ 49 ]

Moderne utvinning

For bruk i stor skala utvinnes den ved fraksjonert destillasjon fra naturgass, som inneholder opptil 7 % helium. [ 50 ] Med et lavere kokepunkt enn noe annet grunnstoff, brukes lave temperaturer og høye trykk for å gjøre nesten alle andre gasser flytende (hovedsakelig nitrogen og metan ). Det resulterende råheliumet renses ved suksessive eksponeringer for lave temperaturer, hvor nesten alt av det gjenværende nitrogenet og andre gasser feller ut av gassblandingen. [ 11 ] Som et siste rensetrinn brukes aktivert karbon , noe som resulterer i helium av klasse A, med en renhet på 99,995 %. [ 11 ] Hovedurenheten i grad A helium er neon. I sluttfasen av produksjonen blir det meste av heliumet som produseres flytende gjennom en kryogen prosess. Dette er nødvendig for applikasjoner som krever flytende helium og gjør det også mulig for heliumleverandører å redusere kostnadene ved langdistansetransport, siden de fleste flytende heliumcontainere har en kapasitet fem ganger større enn tankbilene de bruker.De transporterer gassformig helium. [ 51 ]​ [ 52 ]

I 2008 ble rundt 169 millioner standard kubikkmeter (SCM, definert som én kubikkmeter ved et trykk på 1 atm og en temperatur på 15°C) helium utvunnet fra naturgass- eller heliumreserver. Av disse kom omtrent 78% fra USA , 10% fra Algerie , og de fleste av resten ble utvunnet i Russland , Polen og Qatar . [ 53 ] I USA utvinnes mest helium fra naturgass fra Hugoton og nærliggende felt i Kansas , Oklahoma og Texas . [ 54 ] I 2000 hadde USA heliumreserver i brønnkomplekser på omtrent 4,2× SCM. Denne mengden er nok til omtrent 25 års bruk over hele verden, eller 35 års forbruk i USA, selv om faktorer i sparing og prosessering forventes å påvirke de faktiske reservetallene. De ubeviste basisreservene av helium som kan oppnås fra naturgass i USA er estimert til å være 3,1 til 5,3 × 10 13 SCM, eller omtrent fire størrelsesordener større enn de påviste reservene. [ 55 ]

Helium må hovedsakelig utvinnes fra naturgass, siden dets tilstedeværelse i luften bare er en brøkdel sammenlignet med neon , og likevel er etterspørselen mye høyere. Det anslås at hvis all neonproduksjon ble ombygd for å spare helium, ville 0,1 % av det globale heliumbehovet bli møtt. På samme måte kunne bare 1 % av verdens heliumbehov dekkes ved å re-instrumentere alle luftdestillasjonsanlegg. Helium kan syntetiseres ved bombardement av litium eller bor ved bruk av høyhastighetsprotoner. Imidlertid er denne produksjonsmetoden totalt økonomisk umulig. [ 56 ]

Uttømming av heliumforsyninger

Nåværende reserver av helium brukes mye raskere enn dette elementet kan etterfylles. Gitt denne situasjonen er det store bekymringer for at heliumforsyningen snart kan gå tom. I verdens største reserver, i Amarillo , Texas , forventes denne gassen å gå tom om åtte år fra 2008. Dette kan forhindres hvis nåværende brukere fanger og resirkulerer gassen og hvis olje- og naturgassselskaper bruker heliumfangstteknikker når de utvinner dem. [ 57 ]​ [ 58 ]

Applikasjoner

Helium er lettere enn luft og, i motsetning til hydrogen , er det ikke brannfarlig, og dets oppstigningskraft er også 8 % mindre enn sistnevnte, og det er grunnen til at det brukes som fyllgass i reklameballonger og zeppeliner , for atmosfærisk forskning og selv for militær rekognosering.

Selv om førstnevnte er den viktigste, har helium flere bruksområder:

• Helium-oksygenblandinger brukes til dypdykking, siden helium er inert, mindre løselig i blod enn nitrogen og diffunderer 2,5 ganger raskere enn nitrogen, noe som alt reduserer tiden som kreves for dekompresjonen . Sistnevnte bør imidlertid starte på større dybde, noe som reduserer risikoen for narkose ("binge of the deep").
• På grunn av det lave flytende- og fordampningspunktet kan det brukes som kjølevæske i ekstremt lave temperaturapplikasjoner, for eksempel superledende magneter og kryogenisk forskning ved temperaturer nær absolutt null .
• I gasskromatografi brukes den som en inert bæregass.
• Den inerte heliumatmosfæren brukes i buesveising og ved fremstilling av silisium- og germaniumkrystaller , samt for trykksetting av flytende rakettdrivstoff .
• I supersoniske vindtunneler .
• Som kjølemiddel i atomreaktorer .
• Flytende helium finner økende bruk i medisinsk magnetisk resonansavbildning (MRI)-applikasjoner.
• Den brukes i laserutstyr som en av de vanligste gassene , hovedsakelig helium- neonblandingen .

Av den totale verdensproduksjonen av helium i 2008 på 32 millioner kg, var dens største bruk (omtrent 22 % av totalen i 2008) i kryogene applikasjoner. Av disse var de fleste innen medisin i kjøling av superledende magneter i MR -skannere . [ 59 ] Andre viktige bruksområder (totalt ca. 78 % av bruken i 1996) var i trykk- og sanitetssystemer, vedlikehold av kontrollerte atmosfærer og sveising . [ 60 ]

Helium brukes til mange formål som krever noen av dets unike egenskaper, for eksempel lavt kokepunkt , lav tetthet , lav løselighet , høy varmeledningsevne eller lav kjemisk reaktivitet. Det er også kommersielt tilgjengelig i både flytende og gassform. Som væske kan den leveres i små beholdere kalt Dewar-flasker som rommer opptil 1000 liter helium, eller i store ISO-beholdere som har en nominell kapasitet på opptil 42 m³. I gassform tilføres små mengder i høytrykksflasker som kan inneholde et volum tilsvarende 8 standard m³, mens store mengder høytrykksgass tilføres i tankbiler som har en kapasitet tilsvarende 4.860 standard m³. Dette er fordi volumet av gassen reduseres kraftig når den utsettes for høyt trykk.

Fordi helium er lettere enn luft, blåses luftballonger og ballonger opp med denne gassen for å løfte dem opp. Mens hydrogen opplever omtrent 7 % mer flytekraft , har helium fordelen av å være ikke-brennbart (i tillegg til å være brannhemmende ). I romfartsindustrien brukes det som fyllmedium for å fortrenge drivstoff og oksidanter i lagringstanker, og for å kondensere hydrogen og oksygen for å produsere rakettdrivstoff. Den brukes også til å skrubbe drivstoff og oksidasjonsmiddel fra bakkestøtteutstyr før oppskyting, samt til å forhåndskjøle flytende hydrogen i romfartøyer. For eksempel krevde Saturn V -drivstoffet som ble brukt i Apollo-programmet omtrent 370 000 m³ helium for å drive raketten.

Helium er mindre tett enn atmosfærisk luft, så det endrer klangen (men ikke tonehøyden ) til en persons stemme når den inhaleres. [ 61 ] Dette er fordi, siden helium er en ganske lett gass, beveger det seg raskere gjennom rom, noe som får stemmebåndene til å bevege seg raskere, forårsaker en raskere lydbølge, og derfor mer akutt. Imidlertid kan innånding fra en typisk kommersiell kilde, for eksempel de som brukes til å fylle ballonger, være farlig på grunn av kvelningsfaren på grunn av mangel på oksygen og antall forurensninger som kan være tilstede. Disse kan inkludere spormengder av andre gasser samt aerosolsmøreolje. Siden de er barneprodukter, er det imidlertid mekanismer som krever å garantere at gassen ikke er toksisitet, for eksempel overskridelse av "European Conformity" (CE-merking) som kreves for leker og lignende derivater på det europeiske markedet, for å garantere sikkerheten til barn.

På grunn av deres lave løselighet i nervevev , brukes heliumblandinger, som trimix , heliox og Heliair til dypdykking for å redusere effekten av narkose. [ 62 ] [ 63 ] På dyp under 150 meter tilsettes små mengder hydrogen til helium-oksygenblandingen for å motvirke virkningene av høyt trykk nervesyndrom . [ 64 ] På disse dypene har det blitt funnet at den lave tettheten av helium reduserer pusteanstrengelsen betraktelig.

Helium -neon lasere har forskjellige bruksområder, inkludert strekkodelesere .

En av de industrielle bruksområdene for helium er lekkasjedeteksjon. Fordi den diffunderer gjennom faste stoffer med tre ganger lufthastigheten, brukes den som sporgass for å oppdage lekkasjer i høyvakuumutstyr og høytrykksbeholdere. [ 65 ]

Lekkasjehastigheten i industrielle fartøyer (vanligvis vakuumkamre og kryogene tanker) måles ved bruk av helium, på grunn av dens lille molekylære diameter og inertgassstatus. Det er ennå ikke kjent noe annet inert stoff som kan lekke gjennom mikrosprekker eller mikroporer i en beholdervegg med høyere hastighet enn helium. For å finne lekkasjer i containere brukes en heliumlekkasjedetektor (se massespektrometer ). Heliumlekkasjer gjennom sprekker må ikke forveksles med gasspenetrasjon gjennom et massivt materiale. Selv om permeabilitetskonstanter for helium gjennom glass, keramikk og syntetiske materialer er dokumentert, kan ikke inerte gasser som helium trenge gjennom de fleste massive metaller. [ 66 ]​ Hvis den totale lekkasjehastigheten til produktet som testes er nødvendig (for eksempel i varmepumper eller klimaanlegg), plasseres gjenstanden i et testkammer, luften inne i den trekkes ut med vakuumpumper og produktet fylt med helium ved et bestemt trykk. Helium som slipper ut gjennom lekkasjer blir oppdaget av et massespektrometer selv ved lekkasjehastigheter på opptil 10  Pa m³/s. Måleprosedyren er normalt automatisk, og er kjent som "integrert heliumtest". I en enklere test fylles produktet med helium og en operatør søker manuelt etter lekkasjen med en enhet som kalles en sniffer . [ 67 ]

På grunn av dens mangel på reaktivitet og høy termisk ledningsevne, dens gjennomsiktighet for nøytroner , og fordi den ikke danner radioaktive isotoper under reaktorforhold, brukes den som varmeoverføringsmedium i noen gasskjølte atomreaktorer. [ 65 ] En annen av dens bruksområder er å bruke den som beskyttelsesgass i buesveiseprosesser i materialer som lett blir forurenset av luft.

Fordi den er inert, brukes den som en beskyttende gass i veksten av silisium- og germaniumkrystaller i produksjonen av titan og zirkonium , samt i gasskromatografi . Av denne grunn, på grunn av dens termiske ledningsevne og på grunn av den høye lydhastigheten i den, dens natur som en ideell gass , og den høye verdien av dens koeffisient for adiabatisk ekspansjon , er den også nyttig i supersoniske vindtunneler og i tester. anlegg der det kreves plutselig utslipp av gassenergi. [ 68 ]​ [ 69 ]

Helium, blandet med en tyngre gass som xenon , er nyttig for termoakustisk kjøling på grunn av den resulterende høye koeffisienten for adiabatisk ekspansjon og dets lave Prandtl-tall . [ 70 ] Den inerte oppførselen til helium har miljømessige fordeler fremfor konvensjonelle kjølesystemer, som bidrar til ozonnedbryting eller global oppvarming . [ 71 ]

Bruken av helium reduserer forvrengningseffektene forårsaket av temperaturvariasjoner i rommet i linsene til noen teleskoper , på grunn av den lave brytningsindeksen. Denne metoden brukes spesielt i solteleskoper, der et tett forseglet vakuumrør ville være for tungt. [ 72 ]​ [ 73 ]

Ved å bruke en prosess kjent som heliumdatering , kan alderen til bergarter og mineraler som inneholder uran og thorium estimeres .

Flytende helium brukes til å kjøle ned visse metaller - for eksempel de superledende magnetene som brukes i magnetisk resonansavbildning - til ekstremt lave temperaturer, som er nødvendige for superledning. CERNs Large Hadron Collider bruker 96 tonn flytende helium for å holde temperaturen på 1,9 K. [ 74 ] Lavtemperatur-helium brukes også i kryogenikk.

Helium er en bæregass som vanligvis brukes i gasskromatografi .

Historikk

Vitenskapelig oppdagelse

Det første beviset på eksistensen av helium ble observert 18. august 1868 som en knallgul linje med en lengde på 587,49 nanometer i spekteret av solens kromosfære . Linjen ble oppdaget av den franske astronomen Pierre Janssen under en total solformørkelse i Guntur, India . [ 75 ] Denne linjen ble opprinnelig antatt å være produsert av natrium . Den 20. oktober samme år observerte den engelske astronomen Joseph Norman Lockyer en gul linje i solspekteret, som han kalte Fraunhofer D 3 -linjen fordi den var nær de allerede kjente natriumlinjene D 1 og D 2 . [ 11 ] Lockyer konkluderte med at linjen var forårsaket av et element som eksisterer i solen, men som er ukjent på jorden. Eduard Frankland bekreftet Janssens resultater og foreslo navnet helium for det nye grunnstoffet, etter den greske solguden (Ἥλιος, Helios ), med suffikset -ium som det nye grunnstoffet var forventet å være metallisk. [ 76 ]​ [ 77 ]​ [ 78 ]

I 1882 oppdaget den italienske fysikeren Luigi Palmieri helium på jorden for første gang, gjennom sin spektrallinje D 3 , da han analyserte lava fra Vesuv . [ 79 ]

Den 26. mars 1895 isolerte Sir William Ramsay helium ved å behandle cleveite (en rekke uranitt som inneholder minst 10 % sjeldne jordarter ) med mineralsyrer. Ramsey var faktisk på utkikk etter argon , men etter å ha separert nitrogen og oksygen fra gassen frigjort av svovelsyre , la han merke til en knallgul linje som matchet D3- linjen sett i solspekteret. [ 11 ] ​[ 80 ] ​[ 81 ] ​[ 82 ]​ Prøvene ble identifisert som helium av Lockyer og den britiske fysikeren William Crookes . Den ble ytterligere isolert fra cleveite samme år uavhengig av kjemikerne Per Teodor Cleve og Abraham Langlet i Upsala , Sverige , som var i stand til å skaffe nok av gassen til å nøyaktig bestemme dens atomvekt . [ 31 ] [ 83 ] [ 84 ] Helium ble også isolert av den amerikanske geokjemikeren William Francis Hillebrand , selv om han tilskrev linjene til nitrogen.

I 1907 viste Ernest Rutherford og Thomas Royds at alfapartikler er heliumkjerner ved å la partiklene trenge gjennom en tynn vegg av et vakuumglassrør og deretter skape en elektrisk utladning inne i røret for å studere spekteret til gassen. I 1908 produserte den nederlandske fysikeren Heike Kamerlingh Onnes flytende helium for første gang ved å kjøle ned gassen til 0,9 K , [ 85 ] og ga ham en Nobelpris . Han prøvde også å størkne helium ved å senke temperaturen, men han lyktes ikke fordi helium mangler et trippelpunkt, temperaturen der de faste, væske- og gassfasene eksisterer i likevekt. I 1926 klarte hans disippel Willem Hendrik Keesom å størkne 1 cm³ helium for første gang. [ 86 ]

I 1938 oppdaget den russiske fysikeren Pyotr Leonidovich Kapitsa at helium-4 nesten ikke har noen viskositet ved temperaturer nær absolutt null, et fenomen som nå kalles superfluiditet . [ 87 ] Dette fenomenet er relatert til Bose–Einstein-kondensasjonen . I 1972 ble det samme fenomenet observert i helium-3 , men ved temperaturer mye nærmere absolutt null, av amerikanske fysikere Douglas D. Osheroff, David M. Lee og Robert C. Richardson. Det antas at i helium-3 er fenomenet relatert til dannelsen av par av fermioner av denne isotopen, på en slik måte at bosoner dannes , i analogi med Cooper-parene som produserer superledning . [ 88 ]

Utvinning og bruk

Etter en oljeboreoperasjon i 1903 ved Dexter , Kansas , produserte en geysir av gass som ikke kunne brennes, samlet geolog Erasmus Haworth prøver av de utstrømmende gassene og brakte dem til University of Kansas i Lawrence , hvor, med hjelp av kjemikere Hamilton Cady og David McFarland oppdaget han at gassen bestod i volum av 72% nitrogen , 15% metan (en prosentandel som bare kan brennes med tilstrekkelig oksygen ), 1% hydrogen og 12% av en uidentifisert gass. [ 89 ] I videre analyse fant Cady og McFarland at 1,84 % av gassprøven var helium. [ 90 ] [ 91 ] Dette viste at til tross for sin globale sjeldenhet på jorden, var helium konsentrert i store mengder under Great Plains i USA, tilgjengelig for utvinning som et biprodukt av naturgass . [ 92 ] De største reservene av helium ble funnet i gassfelt i det sørvestlige Kansas, Texas og Oklahoma .

Dette tillot USA å bli den ledende produsenten av helium i verden. Etter et forslag fra Sir Richard Threlfall, sponset den amerikanske marinen tre små eksperimentelle heliumproduksjonsanlegg under første verdenskrig . Målet var å gi forsvarsballonger en ikke-brennbar gass som er lettere enn luft. Med dette programmet ble det produsert totalt 5.700 m³ 92 % helium, til tross for at det tidligere kun var oppnådd mindre enn en kubikkmeter gass. Noe av det ble brukt i den amerikanske marinens første helium-oppblåste fly, som tok sin jomfrureise fra Hampton Roads , Virginia , til Bolling Field i Washington, D.C. , 1. desember 1921. [ 93 ]

Selv om utvinningsprosessen ved bruk av lavtemperaturgass flytendegjøring ikke ble utviklet i tide til å bli relevant under første verdenskrig, fortsatte produksjonen. Helium ble først og fremst brukt som løftegass i fly som er lettere enn luft. Etterspørselen etter denne bruken, så vel som for buesveising , var størst under andre verdenskrig . Heliummassespektrometeret var også viktig i atombomben utviklet av Manhattan Project . [ 94 ]

USAs regjering opprettet National Helium Reserve i 1925 i Amarillo , Texas, med mål om å forsyne militærfly i krigstid og kommersielle fly i fredstid. På grunn av en amerikansk militærembargo mot Tyskland der heliumforsyninger ble begrenset, ble LZ-129 Hindenburg tvunget til å bruke hydrogen som løftegass . Heliumbruken etter andre verdenskrig gikk ned, men reservene ble utvidet på 1950-tallet for å sikre tilførselen i flytende form som kjølevæske for å lage hydrogen og oksygenbrensel (blant annet bruk) for raketter under kappløpet Rom og den kalde krigen . Heliumbruken i USA i 1965 var mer enn åtte ganger det høyeste forbruket under krigen. [ 95 ]

United States Bureau of Mines drev fem private anlegg for å gjenvinne helium fra naturgass. For dette heliumkonserveringsprogrammet bygde Bureauet 684 km med rørledning fra Bushton , Kansas for å koble til delvis utarmede regjeringsanlegg i Cliffside -gassfeltet nær Amarillo, Texas. Denne blandingen av helium og nitrogen ble injisert og lagret i Cliffside-gassfeltet inntil nødvendig, og inntil videre renset. [ 96 ]

I 1995 var nesten én milliard kubikkmeter gass lagret, og reservene utgjorde en gjeld på 1,4 milliarder dollar, som i 1996 tvang USAs kongress til å eliminere dem. Helium produsert mellom 1930 og 1945 var omtrent 98,3 % rent (med 2 % nitrogen), noe som var nok til å fylle luftskip. I 1945 ble en liten mengde 99,9% helium brukt til å lage lodde. [ 97 ] I 1949 var kommersielle mengder på 99,9 % grad A helium tilgjengelig.

I mange år har USA produsert mer enn 90 % av verdens kommersielt brukbare helium, mens utvinningsanlegg i Canada , Polen , Russland og andre land produserer resten. [ 98 ] På midten av 1990-tallet ble et nytt anlegg i Arzew , Algerie operativt og produserte 17 millioner kubikkmeter helium, med nok produksjon til å dekke hele Europas etterspørsel. I mellomtiden, innen 2000, hadde heliumforbruket i USA økt til mer enn 15 millioner kg per år. [ 99 ] Mellom 2004 og 2006 ble det bygget ytterligere to anlegg, ett i Raslaffen, Qatar og det andre i Skikda, Algerie. Men ved inngangen til 2007 var Raslaffen 50 % operativ, og Skikda var ennå ikke lansert. Algerie ble raskt den nest største produsenten av helium. [ 51 ] Gjennom denne tiden økte både heliumforbruket og produksjonskostnadene for helium. [ 100 ] Mellom 2002 og 2007 ble prisen på helium doblet, og alene i 2008 økte hovedleverandørene prisene med 50 %. [ 101 ]

Forholdsregler

Nøytralt helium under normale forhold er ikke giftig, spiller ingen biologisk rolle og finnes i spormengder i menneskeblod. Hvis nok helium inhaleres for å erstatte oksygenet som trengs for respirasjon, kan det føre til kvelning. Forholdsregler for helium brukt i kryogenikk er lik de for flytende nitrogen . Den ekstremt lave temperaturen kan forårsake fryseforbrenninger, og ekspansjonshastigheten fra væske til gass kan forårsake eksplosjoner hvis trykkavlastningsmekanismer ikke brukes.

Gassformige heliumreservoarer ved temperaturer på 5 til 10  K bør lagres som om de inneholdt flytende helium på grunn av den store trykkøkningen og betydelige termiske ekspansjonen som oppstår når gassen varmes opp fra en temperatur på under 10 K til romtemperatur. [ 24 ]

Biologiske effekter

Lydhastigheten i helium er nesten tre ganger lydhastigheten i luft. Fordi grunnfrekvensen til et gassfylt hulrom er proporsjonal med lydhastigheten i gassen. Hvis helium inhaleres, er det en tilsvarende økning i høyden på resonansfrekvensene til stemmebåndene . [ 102 ] (Den motsatte effekten, reduksjon av frekvenser, kan oppnås ved inhalering av en tett gass som svovelheksafluorid ).

Dens innånding kan være farlig hvis den gjøres i overkant, siden det er en kvelende gass og fortrenger oksygenet som er nødvendig for normal pust. [ 103 ] Kontinuerlig pusting av rent helium forårsaker død ved kvelning i løpet av få minutter. Innånding av helium direkte fra trykksylindre er ekstremt farlig, da den høye strømningshastigheten kan føre til ruptur av lungevev. [ 103 ] [ 104 ] Imidlertid er død forårsaket av helium svært sjelden, med bare to dødsfall registrert i USA mellom 2000 og 2004. [ 104 ]

Ved høye trykk (mer enn 20 atm eller to MPa) kan en blanding av helium og oksygen (heliox) føre til høytrykksnervesyndrom; en slags omvendt bedøvelseseffekt. Tilsetning av en liten mengde nitrogen til blandingen kan løse problemet. [ 105 ]​ [ 106 ]

Se også

• Leidenfrost effekt
• Edelgass
• Uorganisk opprinnelse av petroleum
• periodisk system for grunnstoffer
• superfluiditet
• Goo

Referanser

1. ↑ Raven, Peter H.; Evert, Ray Franklin; Eichhorn, Susan E. (1992). Plantebiologi . omvendt. ISBN  9788429118421 . Hentet 3. oktober 2019 . 
2. ↑ Royal Spanish Academy og Association of Academies of the Spanish Language. "helium" . Dictionary of the Spanish Language (23. utgave) . Hentet 15. mai 2018 . 
3. ^ "Under trykk danner helium stabile molekyler" . C&EN Global Enterprise (på engelsk) 95 (7): 5-5. 13. februar 2017. ISSN  2474-7408 . doi : 10.1021/cen-09507-notw1 . Hentet 3. desember 2020 . 
4. ↑ Melinda Rose (oktober 2008). "Helium: Opp, opp og bort?" (på engelsk) . Fotonikkspektra . Hentet 5. april 2010 . 
5. ^ Wilkis, J. (1967). Egenskapene til flytende og fast helium . Oxford, England: Clarendon Press. ISBN  0-19-851245-7 . 
6. ↑ Watkins, Thayer. "Magnetisk følsomhet for grunnstoffene og uorganiske forbindelser" . San Jose State University . 
7. ↑ Halliday, David; Resnick, Robert; Krane, Kenneth. Fysikk 2 (tredje utgave). Meksikansk forlag. s. 610. ISBN  968-26-1255-1 . 
8. ↑ Rapp, Donald (1971). Kvantemekanikk (på engelsk) . Amerikas forente stater: Holt, Rinehart og Winston, Inc. s. 336-342. ISBN  03-081294-1 feil ( hjelp ) . |isbn= 
9. ↑ Liddle, Andrew. Introduksjon til moderne kosmologi ( andre utgave). England: Willy. s. 91-92. ISBN  0470 84834 0 .  Denne andelen kan beregnes ved å lage et forhold mellom Maxwell-Boltzmann-fordelingene for protonet og elektronet og bruke den kjente verdien av massene til hver av dem.
10. ↑ Halliday, David; Resnick, Robert; Krane, Kenneth. Fysikk 2 (tredje utgave). Meksikansk forlag. s. 680-684. ISBN  968-26-1255-1 . 
11. ↑ a b c d e f g h i j k l m n ñ o p q r Clifford A. Hampel (1968). Encyclopedia of Chemical Elements . New York: Van Nostrand Reinhold. s. 256-268. ISBN  0442155980 . 
12. ↑ Weiss, Ray F. (1971). "Løselighet av helium og neon i vann og sjøvann". J. Chem. Eng. Data 16 (2): 235-241. doi : 10.1021/je60049a019 . 
13. ↑ Stone, Jack A.; Stejskal, Alois (2004). "Bruke helium som en standard for brytning". Metrology 41 : 189-197. doi : 10.1088/0026-1394/41/3/012 . 
14. ↑ Buhler, F.; Axford, WI; Chivers, H.J.A.; Martin, K. (1976). Heliumisotoper i nordlys. J. Geophys. Res. 81 (1): 111-115. doi : 10.1029/JA081i001p00111 . 
15. ^ "SolidHelium" . Institutt for fysikk University of Alberta . 5. oktober 2005. Arkivert fra originalen 31. mai 2008 . Hentet 20. juli 2008 . 
16. ↑ a b Malinowska-Adamska, C.; Soma, P.; Tomaszewski, J. (2003). "Dynamiske og termodynamiske egenskaper til fast helium i den reduserte tilnærmingen til alle naboer av den selvkonsistente fononteorien". Physica status solidi (b) 240 (1): 55-67. doi : 10.1002/pssb.200301871 . 
17. ^ Henshaw, DB (1958). "Struktur av fast helium ved nøytrondiffraksjon". Physical Review Letters 109 (2): 328-330. doi : 10.1103/PhysRev.109.328 . 
18. ↑ Hohenberg, PC; Martin, PC (2000). "Mikroskopisk teori om superfluid helium". Annals of Physics 281 (1–2): 636-705 12091211. doi : 10.1006/aphy.2000.6019 . 
19. ↑ Warner, Brent. "Introduksjon til flytende helium" . GRYTE. Arkivert fra originalen 1. september 2005 . Hentet 5. januar 2007 . 
20. ↑ Fairbank, HA; Lane, CT (1949). "Rollin-filmpriser i flytende helium". Physical Review 76 (8): 1209-1211. doi : 10.1103/PhysRev.76.1209 . 
21. ↑ Rollin, B.V.; Simon, F. (1939). "Om "film"-fenomenet flytende helium II. Physica 6 (2): 219-230. doi : 10.1016/S0031-8914(39)80013-1 . 
22. ^ Ellis, Fred M. (2005). «Tredje lyd» . Wesleyan Quantum Fluids Laboratory . Hentet 23. juli 2008 . 
23. ^ Bergman, D. (1949). "Hydrodynamikk og tredje lyd i Thin He II-filmer". Physical Review 188 (1): 370-384. doi : 10.1103/PhysRev.188.370 . 
24. ↑ a b Lide, DR, red. (2005), CRC Handbook of Chemistry and Physics (86. utgave), Boca Raton (FL): CRC Press, ISBN 0-8493-0486-5
25. ^ Hiby, Julius W. (1939). "Massenspektrographische Untersuchungen an Wasserstoff- und Heliumkanalstrahlen (H 3+ , H 2- , HeH + , HeD + , He - )". Annalen der Physik 426 (5): 473-487. doi : 10.1002/andp.19394260506 .  |fechaacceso=krever |url=( hjelp )
26. ↑ Ming Wah Wong (2000). "Forutsigelse av en metastabil heliumforbindelse: HHeF". Journal of the American Chemical Society 122 (26): 6289-6290. doi : 10.1021/ja9938175 . 
27. ↑ Grochala, W. (2009). "Om kjemisk binding mellom helium og oksygen". Polish Journal of Chemistry 83 : 87-122. 
28. ^ "Kollaps av heliums kjemiske adel spådd av polsk kjemiker" . Arkivert fra originalen 19. mars 2009 . Hentet 15. mai 2009 . 
29. ↑ Saunders, Martin Hugo; Jiménez-Vázquez, A.; Cross, R. James; poreda; Robert J. (1993). "Stabile forbindelser av helium og neon: He@ C60 og Ne@ C60 ". Science 259 (5100): 1428-1430. PMID  17801275 . doi : 10.1126/science.259.5100.1428 . 
30. ↑ Saunders, M. et al. (1994). "Undersøkelse av det indre av fullerener ved 3 He NMR-spektroskopi av endohedral 3 He@C 60 og 3 He@C 70 ". Nature 367 : 256-258. doi : 10.1038/367256a0 . 
31. ↑ abc Emsley , John (2001). Naturens byggeklosser . Oxford: Oxford University Press . s. 175-179. ISBN  0-19-850341-5 . 
32. ↑ a b Weiss, Achim. "Fortidens elementer: Big Bang Nukleosyntese og observasjon" . Max Planck-instituttet for gravitasjonsfysikk . Arkivert fra originalen 8. februar 2007 . Hentet 23. juni 2008 .  ; Coc, A. et al. (2004). "Oppdatert Big Bang-nukleosyntese konfrontert med WMAP-observasjoner og overfloden av lette elementer". Astrophysical Journal 600 :544 . doi : 10.1086/380121 . 
33. ^ a b Anderson, Don L.; Foulger, G.R.; Meibom, A. (2. september 2006). Grunnleggende om helium . MantlePlumes.org . Hentet 20. juli 2008 . 
34. ^ Novick, Aaron (1947). "Tritiums halveringstid". Physical Review 72 : 972-972. doi : 10.1103/PhysRev.72.972.2 . 
35. ↑ Zastenker GN et al. (2002). "Isotopisk sammensetning og overflod av interstellart nøytralt helium basert på direkte målinger" . Astrophysics 45 (2): 131-142. doi : 10.1023/A:1016057812964 . Arkivert fra originalen 1. oktober 2007 . Hentet 20. juli 2008 . 
36. ^ "Lunar Mining of Helium-3" . Fusion Technology Institute ved University of Wisconsin-Madison. 19. oktober 2007 . Hentet 9. juli 2008 . 
37. ↑ Slyuta, EN; Abdrakhimov, AM; Galimov, E.M. (2007). "Estimeringen av helium-3 sannsynlige reserver i måneregolitten" (PDF) . Måne- og planetvitenskap XXXVIII . Hentet 20. juli 2008 . 
38. ↑ Hedman, Eric R. (16. januar 2006). "En fascinerende time med Gerald Kulcinski" . TheSpaceReview . Hentet 20. juli 2008 . 
39. ↑ Oliver, B.M.; Bradley, James G. (1984). "Heliumkonsentrasjon i jordens nedre atmosfære". Geochimica et Cosmochimica Acta 48 (9): 1759-1767. doi : 10.1016/0016-7037(84)90030-9 . 
40. ^ "Atmosfæren: Introduksjon" . JetStream - Online School for Weather . Nasjonal værtjeneste . 29. august 2007. Arkivert fra originalen 13. januar 2008 . Hentet 12. juli 2008 . 
41. ↑ Lie-Svendsen, Ø.; Rees, M.H. (1996). "Heliumflukt fra den terrestriske atmosfæren: Ioneutstrømningsmekanismen". Journal of Geophysical Research 101 (A2): 2435-2444. doi : 10.1029/95JA02208 .  |fechaacceso=krever |url=( hjelp )
42. ^ Strobel, Nick (2007). «Atmosfærer» . Nick Strobels astronominotater . Hentet 25. september 2007 . 
43. ↑ Cook, Melvine A. (1957). "Hvor er jordens radiogene helium?". Nature 179 :213. doi : 10.1038/179213a0 . 
44. ↑ Aldrich, LT; Nier, Alfred O. (1948). "Forekomsten av He 3 i naturlige kilder til helium". Phys. Rev. 74 : 1590-1594. doi : 10.1103/PhysRev.74.1590 .  |fechaacceso=krever |url=( hjelp )
45. ^ Morrison, P.; Pine, J. (1955). "Radiogene opprinnelse til heliumisotopene i stein". Annals of the New York Academy of Sciences 62 (3): 71-92. doi : 10.1111/j.1749-6632.1955.tb35366.x . 
46. ↑ Zartman, RE; Wasserburg, GJ; Reynolds, JH (1961). "Helium Argon og karbon i naturgasser" . Journal of Geophysical Research 66 (1): 277-306. doi : 10.1029/JZ066i001p00277 . Hentet 21. juli 2008 . 
47. ^ Broadhead, Ronald F. (2005). "Helium i New Mexico - etterspørsel etter geologidistribusjon og letemuligheter" (PDF) . New Mexico Geology 27 (4): 93-101. Arkivert fra originalen 31. oktober 2008 . Hentet 21. juli 2008 . 
48. ↑ Piqueras, Pedro (28. juni 2016). "Utrolig heliumfunn i Tanzania som vil være en lettelse for verden" . Univision Nyheter . Univision . Hentet 20. juli 2016 . 
49. ^ "Verdens største heliumforekomst oppdaget i Tanzania" . HispanTV . 29. juni 2016 . Hentet 20. juli 2016 . 
50. ↑ Winter, Mark (2008). "Helium: det viktigste" . Universitetet i Sheffield . Hentet 14. juli 2008 . 
51. ^ a b Smith, EM; Goodwin, TW; Schillinger, J. (2003). "Utfordringer til den verdensomspennende forsyningen av helium i det neste tiåret" (PDF) . Fremskritt innen kryogen teknikk . 49A(710): 119-138. doi : 10.1063/1.1774674 . Arkivert fra originalen 25. juni 2008 . Hentet 20. juli 2008 . 
52. ↑ Cai, Z. et al. (2007). University of Cambridge, red. Modellering av heliummarkeder (PDF) . Hentet 14. juli 2008 . 
53. ↑ Helium . "Mineralvaresammendrag". U.S. Geological Survey . 2009: 74-75 . Hentet 19. desember 2009 . 
54. ↑ Belyakov, VP; Durgar'yan, S.G.; Mirzoyan, BA (1981). "Membranteknologi - En ny trend innen industriell gassseparasjon". Kjemi- og petroleumsteknikk 17 (1): 19-21. doi : 10.1007/BF01245721 . 
55. ↑ Committee on the Impact of Selling the Federal Helium Reserve, Commission on Physical Sciences, Mathematics and Applications, Commission on Engineering and Technical Systems, National Research Council, red. (2000). Virkningen av å selge Federal Helium Reserve . The National Academies Press. ISBN  0-309-07038-4 .  Se tabell 4.2 for estimerte reserver og side 47 for estimerte ubeviste reserver [1] [2] .
56. ↑ Dee, PI; Walton ETS (1933). "En fotografisk undersøkelse av transmutasjonen av litium og bor av protoner og av litium av ioner av den tunge isotopen av hydrogen". Proceedings of the Royal Society of London 141 (845): 733-742. doi : 10.1098/rspa.1933.0151 . 
57. ↑ "Heliumforsyninger truet, truer vitenskap og teknologi?" . ScienceDaily. 2008 . Hentet 26. august 2009 . 
58. ^ Jenkins, Emily (2000). "Til mangel på helium?" . Kablet . Hentet 26. august 2009 . 
59. ↑ Salg av helium risikerer fremtidig forsyning. Michael Banks. Fysikkverden. 27. januar 2010. åpnet 27. februar 2010. Arkivert 23. juli 2010 på Wayback Machine .
60. ↑ Sektordiagram som viser bruksfraksjoner av helium i USA, opprinnelig hentet fra det amerikanske innenriksdepartementet. US Geological Survey, 1996, i "Mineral Industry Surveys: Helium. Reston, Va.: USGS. Hentet fra The Impact of Selling the Federal Helium Reserve. ISBN 0-309-07038-4 ; ISBN 978-0-309-07038-6 . Kapittel 3, figur 3.1, i [3] . Siste tilgang: 27.2.2010.
61. ^ "Fysikk i tale" . physi.unsw.edu.au. Arkivert fra originalen 27. juni 2007 . Hentet 20. juli 2008 . 
62. ↑ Fowler, B; Ackles KN, Porlier G (1985). "Effekter av inertgassnarkose på atferd - en kritisk gjennomgang" . Undersea Biomedical Research Journal 12 (4): 369-402. PMID  4082343 . Arkivert fra originalen 25. desember 2010 . Hentet 27. juni 2008 .  Referansen bruker den utdaterte parameteren |coautores=( hjelp )
63. ^ Thomas, J.R. (1976). "Reversering av nitrogennarkose hos rotter ved heliumtrykk" . Undersea Biomed Res. 3 (3): 249-59. PMID  969027 . Arkivert fra originalen 6. desember 2008 . Hentet 6. august 2008 . 
64. ↑ Rostain, JC; Gardette-Chauffour, MC; Lemaire, C.; Naquet, R. (1988). "Effekter av en H 2 -He-O 2 - blanding på HPNS opptil 450 msw" . Undersjøisk Biomed. Res. 15 (4): 257-70. OCLC  2068005 . PMID  3212843 . Arkivert fra originalen 25. desember 2010 . Hentet 24. juni 2008 . 
65. ↑ a b Considine, Glenn D., red. (2005). "Heli". Van Nostrands Encyclopedia of Chemistry . Wiley-Interscience. s. 764-765. ISBN  0-471-61525-0 . 
66. ↑ Jack W. Ekin (2006). Eksperimentelle teknikker for lavtemperaturmålinger . Oxford University Press. ISBN  0198570546 . 
67. ↑ Hablanian, M.H. (1997). Høyvakuumteknologi: en praktisk veiledning . CRC Trykk. s. 493. ISBN  0824798341 . 
68. ↑ Beckwith, IE; Miller, C.G. (1990). "Aerotermodynamikk og overgang i høyhastighetsvindtunneler ved Nasa Langley". Annual Review of Fluid Mechanics 22 : 419-439. doi : 10.1146/annurev.fl.22.010190.002223 . 
69. ^ Morris, CI (2001). Sjokkindusert forbrenning i høyhastighets kilestrømmer (PDF) . Stanford University Thesis Series. Arkivert fra originalen 4. mars 2009 . Hentet 10. mars 2010 . 
70. ^ Belcher, James R. et al (1999). "Arbeidsgasser i termakustiske motorer". Journal of the Acoustical Society of America 105 (5): 2677-2684. PMID  10335618 . doi : 10.1121/1.426884 . 
71. ↑ Makhijani, Arjun; Gurney, Kevin (1995). Å reparere ozonhullet: vitenskap, teknologi og politikk . MIPress . ISBN  0262133083 . 
72. ↑ Jakobsson, H. (1997). "Simuleringer av dynamikken til det store jordbaserte solteleskopet". Astronomiske og astrofysiske transaksjoner 13 (1): 35-46. doi : 10.1080/10556799708208113 . 
73. ↑ Engvold, O.; Dunn, R.B.; Smartt, R.N.; Livingston, W.C. (1983). "Tester av vakuum VS helium i et solteleskop" . Applied Optics 22 : 10-12. doi : 10.1364/AO.22.000010 . Hentet 27. juli 2008 . 
74. ^ "CERN - LHC: Fakta og tall" . CERN . Arkivert fra LHC Guide-heftet originalen 2011-07-06 . Hentet 30. april 2008 . 
75. ^ Kochhar, RK "Franske astronomer i India i løpet av 1600- og 1800-tallet " . Hentet 8. mars 2010 . 
76. ↑ Sir Norman Lockyer - oppdagelse av helium (på engelsk)".
77. ^ "Helium" . Oxford English Dictionary. 2008 . Hentet 20. juli 2008 . 
78. ^ Thomson, W. (1872). Frankland og Lockyer synes at de gule prominensene gir en veldig avgjort lys linje ikke langt fra D, men hittil ikke identifisert med noen terrestrisk flamme. Det ser ut til å indikere et nytt stoff, som de foreslår å kalle Helium . British Rep. Assoc. xcix. 
79. ^ Stewart, Alfred Walter (2008). Nylige fremskritt innen fysisk og uorganisk kjemi . BiblioBazaar, LLC. s. 201. ISBN  0554805138 . 
80. ^ Ramsay, William (1895). «På en gass som viser spekteret av helium, den kjente årsaken til D3, en av linjene i koronalspekteret. Foreløpig merknad». Proceedings of the Royal Society of London 58 : 65-67. doi : 10.1098/rspl.1895.0006 . 
81. ^ Ramsay, William (1895). Helium, en gassformig bestanddel av visse mineraler. Jeg dro". Proceedings of the Royal Society of London 58 : 80-89. doi : 10.1098/rspl.1895.0010 . 
82. ^ Ramsay, William (1895). Helium, en gassformig bestanddel av visse mineraler. Del II--». Proceedings of the Royal Society of London 59 : 325-330. doi : 10.1098/rspl.1895.0097 . 
83. ↑ (på tysk) Langlet, N.A. (1895). Das Atomgewicht des Heliums. Zeitschrift für anorganische Chemie (på tysk) 10 (1): 289-292. doi : 10.1002/zaac.18950100130 . 
84. ↑ Weaver, E.R. (1919). "Bibliografi over heliumlitteratur". Industriell og ingeniørkjemi . 
85. ^ van Delft, Dirk (2008). "Liten kopp helium, stor vitenskap" (PDF) . Fysikk i dag : 36-42. Arkivert fra originalen 25. juni 2008 . Hentet 20. juli 2008 . 
86. ↑ "Kaldeste kulde" . Time Inc. 10. juni 1929. Arkivert fra originalen 21. juli 2013 . Hentet 27. juli 2008 . 
87. ↑ Kapitza, P. (1938). "Viskositet av flytende helium under λ-punktet". Nature 141 : 74. doi : 10.1038/141074a0 . 
88. ↑ Osheroff, DD; Richardson, RC; Lee, D.M. (1972). "Bevis for en ny fase av Solid He 3 ". Phys. Rev. Lett. 28 (14): 885-888. doi : 10.1103/PhysRevLett.28.885 . 
89. ↑ McFarland, D.F. (1903). "Sammensetning av gass fra en brønn i Dexter, Kan" . Transactions of the Kansas Academy of Science 19 : 60-62. doi : 10.2307/3624173 . Hentet 22. juli 2008 . 
90. ^ "Oppdagelsen av helium i naturgass" . American Chemical Society . 2004. Arkivert fra originalen 2006-05-20 . Hentet 20. juli 2008 . 
91. ↑ Cady, HP; McFarland, D.F. (1906). Helium i naturgass. Science 24 (611): 344. PMID  17772798 . doi : 10.1126/science.24.611.344 .  Referansen bruker den utdaterte parameteren |coautores=( hjelp )
92. ↑ Cady, HP; McFarland, D.F. (1906). "Helium i Kansas naturgass" . Transactions of the Kansas Academy of Science 20 : 80-81. doi : 10.2307/3624645 . Arkivert fra originalen 2012-05-27 . Hentet 20. juli 2008 . 
93. ↑ Emme, Eugene M. comp., red. (1961). "Aeronautikk og astronautikk kronologi, 1920–1924" . Aeronautics and Astronautics: An American Chronology of Science and Technology in the Exploration of Space, 1915–1960 . Washington D.C.: NASA . s. 11-19 . Hentet 20. juli 2008 . 
94. ^ Hilleret, N. (1999). "Lekkasjedeteksjon" (PDF) . I S. Turner, red. CERN Accelerator School, vakuumteknologi: saksgang: Scanticon Conference Centre, Snekersten, Danmark, 28. mai – 3. juni 1999 . Genève, Sveits: CERN . s. 203-212.   ( brutt lenke tilgjengelig på Internet Archive ; se historikk , første og siste versjon ).
95. ^ Williamson, John G. (1968). "Energi for Kansas" . Transaksjoner fra Kansas Academy of Science (Kansas Academy of Science) 71 (4): 432-438 . Hentet 27. juli 2008 . 
96. ^ "Conservation Helium Sale" (PDF) . Federal Register 70 (193): 58464. 6. oktober 2005 . Hentet 20. juli 2008 . 
97. ^ "Sammendrag" . nap.edu . Hentet 20. juli 2008 . 
98. ↑ Mullins, P.V.; Goodling, R.M. (1951). Helium . Bureau of Mines/Minerals årbok 1949.pp. 599-602 . Hentet 20. juli 2008 . 
99. ↑ "Helium sluttbrukerstatistikk" (PDF) . U.S. Geological Survey . Hentet 20. juli 2008 . 
100. ↑ Kaplan, Karen H. (juni 2007). "Heliummangel hemmer forskning og industri" . Physics Today 60 (6) ( American Institute of Physics ). s. 31-32. doi : 10.1063/1.2754594 . Arkivert fra originalen 4. desember 2008 . Hentet 20. juli 2008 . 
101. ↑ Basu, Sourish (oktober 2007). "Oppdateringer: Into Thin Air" . I Yam, Philip, red. Scientific American (Scientific American, Inc.) 297 (4): 18. Arkivert fra originalen 2008-12-06 . Hentet 4. august 2008 . 
102. ↑ Ackerman MJ, Maitland G (1975). "Beregning av den relative lydhastigheten i en gassblanding" . Undersea Biomed Res 2 (4): 305-10. PMID  1226588 . Arkivert fra originalen 2011-01-27 . Hentet 9. august 2008 . 
103. ↑ a b Grassberger, Martin; Krauskopf, Astrid (2007). «Selvmordskvelning med helium: Rapport om tre tilfeller Suizid mit Helium Gas: Bericht über drei Fälle». Wiener Klinische Wochenschrift (på tysk og engelsk) 119 (9–10): 323-325. PMID  17571238 . doi : 10.1007/s00508-007-0785-4 . 
104. ^ a b Engber, Daniel (13. juni 2006). "Hold deg unna ballongen!" . Slate.com . Hentet 14. juli 2008 . 
105. ^ Rostain JC, Lemaire C, Gardette-Chauffour MC, Doucet J, Naquet R (1983). "Estimering av menneskelig mottakelighet for høytrykksnervesyndromet" . J Appl Physiol 54 (4): 1063-70. PMID  6853282 . Hentet 9. august 2008 . 
106. ↑ Hunger Jr, W.L.; Bennett., PB (1974). "Årsakene, mekanismene og forebyggingen av høytrykksnervesyndromet" . Undersjøisk Biomed. Res. 1 (1): 1-28. OCLC  2068005 . PMID  4619860 . Arkivert fra originalen 25. desember 2010 . Hentet 9. august 2008 . 

Eksterne lenker

• Wikimedia Commons har et mediegalleri om Helium .
• WebElements.com (på engelsk) .
• EnvironmentalChemistry.com (på engelsk) .
• Det er elementært .
• Kjemiske elementer: Helium (på spansk) .
• National Institute of Safety and Hygiene at Work of Spain : Internasjonalt kjemisk sikkerhetsblad for helium (på spansk) .