Гелий

Слайд 1

Слайд 2

Характеристика элемента Ге́лий — второй элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева с атомным номером 2. Расположен в главной подгруппе восьмой группы, первом периоде периодической системы. Возглавляет группу инертных газов в периодической системе Менделеева. Обозначается символом He (лат. Helium ). Простое вещество гелий (CAS-номер: 7440-59-7) — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Гелий — один из наиболее распространённых элементов во Вселенной, он занимает второе место после водорода. Также гелий является вторым по лёгкости (после водорода) химическим веществом .

Слайд 4

История открытия 8 августа 1868 года французский учёный Пьер Жансен во время полного солнечного затмения в индийском городе Гунтур впервые исследовал хромосферу Солнца. Спектроскопия солнечных протуберанцев наряду с линиями водорода - синей, зелено-голубой и красной - выявила очень яркую жёлтую линию, первоначально принятую Жансеном и другими наблюдавшими её астрономами за линию D натрия. Независимо от него английский астроном Норман Локьер обнаружил в спектре неизвестную жёлтую линию с длиной волны 587,56 нм , и обозначил её как D3

Слайд 5

Спустя два года Локьер , совместно с английским химиком Эдвардом Франкландом , пришел к мнению, что эта ярко-жёлтая линия не принадлежит ни одному из ранее известных химических элементов и предложил дать новому элементу название "гелий" (от греч. hlioz - "солнце"). Американский химик гиллебранд , исследуя урановые минералы, установил, что они при действии крепкой серной кислоты выделяют газы. Сам гиллебранд считал, что это азот. Рамзай, обративший внимание на сообщение гиллебранда , подверг спектроскопическому анализу газы, выделяемые при обработке кислотой минерала клевеита. Он обнаружил, что в газах содержатся азот, аргон, а также неизвестный газ, дающий яркую желтую линию. Не имея в своем распоряжении достаточно хорошего спектроскопа, рамзай послал пробы нового газа круксу и локьеру , которые вскоре идентифицировали газ как гелий. В том же 1895 г. Рамзай выделил гелий из смеси газов; он оказался химически инертным, подобно аргону. Вскоре после этого локьер , рунге и пашен выступили с заявлением, что гелий состоит из смеси двух газов - ортогелий и парагелий; один из них дает желтую линию спектра, другой зеленую. Этот второй газ они предложили назвать астерием ( asterium ) от греч.- Звездный. Совместно с траверсом рамзай проверил это утверждение и доказал, что оно ошибочно, так как цвет линии гелия зависит от давления газа.

Слайд 6

Нахождение в природе, получение Гелий занимает второе место по распространённости во Вселенной после водорода - около 23% по массе. Однако на Земле гелий редок, образуясь в результате альфа-распада тяжёлых элементов. В рамках восьмой группы гелий по содержанию в земной коре занимает второе место (после аргона). Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5·1014 м3. Гелионосные природные газы содержат как правило до 2% гелия по объёму (редко 8-16%). Среднее содержание гелия в земном веществе - 3 г/т. Наибольшая концентрация гелия наблюдается в минералах, содержащих уран, торий и самарий: клевеите, фергюсоните, самарските , гадолините , монаците ( монацитовые пески в Индии и Бразилии), торианите . Содержание гелия в этих минералах составляет 0,8-3,5 л/кг, а в торианите оно достигает 10,5 л/кг. Природный гелий состоит из двух стабильных изотопов: 4He и 3He. Известны ещё шесть искусственных радиоактивных изотопов гелия. В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов.

Слайд 7

Физические свойства Простое вещество гелий - нетоксично, не имеет цвета, запаха и вкуса. При нормальных условиях представляет собой одноатомный газ, Tкип = 4,2K (наименьшая среди всех простых веществ). При атмосферном давлении он не переходит в твёрдую фазу даже при крайне близких к абсолютному нулю температурах. При нормальных условиях гелий ведёт себя практически как идеальный газ. Плотность 0,17847 кг/м3. Он обладает теплопроводностью (0,1437 Вт/( м·К ) при н.у .) большей, чем у других газов, кроме водорода. Коэффициент преломления гелия ближе к единице, чем у любого другого газа. Гелий менее растворим в воде, чем любой другой известный газ (при 20°C около 8,8 мл/л). Скорость его диффузии сквозь твёрдые материалы в три раза выше, чем у воздуха, и приблизительно на 65 % выше, чем у водорода. При пропускании тока через заполненную гелием трубку наблюдаются разряды различных цветов, зависящих главным образом от давления газа в трубке.

Слайд 8

Химические свойства Гелий - наименее химически активный элемент восьмой группы таблицы Менделеева. В газовой фазе он может образовывать (при действии электрического разряда или ультрафиолетового излучения) так называемые эксимерные молекулы, у которых устойчивы возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние: двухатомные молекулы He2, фторид HeF , хлорид HeCl . Время жизни таких частиц очень мало, обычно составляет считанные наносекунды. В отличие от многих других газов гелий не образует клатратов , так как маленькие атомы гелия "ускользают" из слишком больших для них пустот в структуре воды.

Слайд 9

Важнейшие соединения и их применения К настоящему времени известно много как стабильных, так и метастабильных соединений, включающих гелий. Прежде всего, это молекулярные ионы He2(+), He2(2+) и HeH (+), образующиеся в высокотемпературной плазме. В возбуждённом состоянии экспериментально наблюдаются как нейтральная молекула He2, так и более сложные соединения, например, HHeF , HgHe , CsFHeO и другие. Причина того, что эти соединения неустойчивы и обнаруживаются только в возбуждённом состоянии, довольно проста. Не - элемент с избытком электронов, поэтому в основном состоянии его соединения имеют заполненные разрыхляющие молекулярные о рбитали , что делает химическую связь весьма непрочной. В возбуждённом состоянии часть электронов (или хотя бы один) покидают разрыхляющие о рбитали , переходя на верхние связывающие; это приводит к упрочнению хим. связи. Из стабильных соединений гелия можно отметить сравнительно недавно синтезированные эндофуллерены , например, He2C60 . В этих молекулах He находится внутри "шарообразной" конструкции С60.

Слайд 10

Применение Уникальные свойства гелия широко используются: - в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов; - в пищевой промышленности зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа; - в качестве хладагента для получения сверхнизких температур; - для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли), воздушных шаров и оболочек метеорологических зондов; - в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов ; - в качестве носителя в газовой хроматографии; - для поиска утечек в трубопроводах и котлах; - для заполнения газоразрядных трубок; - как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах; - в технике нейтронного рассеяния в качестве поляризатора и наполнителя для позиционно-чувствительных нейтронных детекторов; - в дыхательных смесях для глубоководного погружения; - для изменения тембра голосовых связок (эффект повышенной тональности голоса) за счет различия плотности обычной воздушной смеси и гелия, и т.д ; - нуклид 3He является перспективным топливом для термоядерной энергетики.

Слайд 11

Химологический прогноз Отличает легкость характера, способность легко уменьшать объем своих запросов при неблагоприятном внешнем давлении, прозрачность помыслов и намерений. В космосе ведущее место принадлежит двум элементам – H и He . Таких людей привлекает ракетная техника и космические путешествия, это их стихия.

Слайд 12

Распространение в природе Гелий занимает второе место по распространённости во Вселенной после водорода — около 23 % по массе[11]. Однако на Земле гелий редок. Практически весь гелий Вселенной образовался в первые несколько минут после Большого Взрыва, во время первичного нуклеосинтеза . В современной Вселенной почти весь новый гелий образуется в результате термоядерного синтеза из водорода в недрах звёзд (см. протон-протонный цикл, углеродно-азотный цикл). На Земле он образуется в результате альфа-распада тяжёлых элементов (альфа-частицы, излучаемые при альфа-распаде — это ядра гелия-4 )]. Часть гелия, возникшего при альфа-распаде и просачивающегося сквозь породы земной коры, захватывается природным газом, концентрация гелия в котором может достигать 7 % от объёма и выше.

Слайд 13

Презентацию выполнила ученица 11 класса Костерина Ольга .