Elio

Article

May 16, 2022

Heli (từ tiếng Hy Lạp ἥλιος, hḕlios, "mặt trời") là nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn có ký hiệu He và số nguyên tử 2. Nó là một khí quý không màu, không mùi, không vị, không độc và trơ. Nó xuất hiện dưới dạng khí đơn nguyên, điều này được giải thích bằng cách phân tích giản đồ năng lượng OM cho phân tử He2 (hư cấu), trên thực tế, hai electron trong OM phản liên kết làm mất ổn định liên kết đến mức nó không được hình thành. Sau hydro, nó là nguyên tố nhẹ thứ hai và là nguyên tố phong phú thứ hai trong vũ trụ quan sát được, chiếm khoảng 24% tổng khối lượng nguyên tố, gấp hơn 12 lần khối lượng của tất cả các nguyên tố nặng nhất cùng nhau: độ phong phú của nó là tương tự với những dữ liệu này ở cả Mặt trời và trên Sao Mộc; điều này là do năng lượng liên kết hạt nhân rất cao (trên mỗi nucleon) của helium-4 (4He) đối với ba nguyên tố sau helium; năng lượng liên kết này cũng giải thích tại sao nó là sản phẩm của cả phản ứng tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ. Hầu hết heli trong vũ trụ là heli-4, và được cho là đã hình thành trong vụ nổ Big Bang; một lượng lớn helium mới liên tục được tạo ra bởi phản ứng tổng hợp hạt nhân của hydro xảy ra trong các ngôi sao. Nó được đặt theo tên của thần mặt trời Hy Lạp, Helium. Nó là nguyên tố có nhiệt độ sôi thấp nhất trong tất cả các nguyên tố. Nó chỉ có thể đông đặc nếu chịu áp suất rất cao. Ở dạng lỏng, nó được sử dụng trong kỹ thuật lạnh (công dụng lớn nhất của nó, sử dụng khoảng một phần tư sản lượng), đặc biệt là trong việc làm mát nam châm siêu dẫn, với ứng dụng thương mại chính là thiết bị cộng hưởng từ hạt nhân; các ứng dụng công nghiệp khác của heli là điều áp và làm sạch khí, tạo ra một bầu không khí bảo vệ cho hàn hồ quang và cho các quá trình cụ thể như sự phát triển của các tinh thể silicon; một công dụng nhỏ là dùng khí nâng để tạo âm cho khinh khí cầu và khí cầu hoặc dùng làm khí hỗn hợp để lặn sâu. Như với bất kỳ loại khí nào có tỷ trọng khác với tỷ trọng của không khí, hít vào một lượng nhỏ khí heli tạm thời làm thay đổi âm sắc và chất lượng của giọng nói con người. Trong nghiên cứu khoa học, hoạt động của hai pha chất lỏng của helium-4 (helium I và helium II), rất quan trọng đối với các nhà nghiên cứu cơ học lượng tử (đặc biệt là tính chất siêu lỏng) và đối với những người trải qua các hiện tượng nhất định, chẳng hạn như hiện tượng siêu dẫn, và các sản phẩm của vật chất gần độ không tuyệt đối. Trên Trái đất, nó tương đối hiếm: 5,2 ppm (phần triệu) theo thể tích trong khí quyển. Phần lớn helium của Trái đất ngày nay được tạo ra bởi sự phân rã phóng xạ tự nhiên của các nguyên tố phóng xạ nặng (đặc biệt là thorium và uranium), vì các hạt alpha phát ra từ những sự phân rã này bao gồm hạt nhân helium-4. Heli sinh phóng xạ này bị giữ lại trong khí tự nhiên với nồng độ lớn, khoảng 7% thể tích, từ đó nó được chiết xuất thương mại bằng cách sử dụng quy trình phân tách ở nhiệt độ thấp được gọi là chưng cất phân đoạn. Trong quá khứ, heli được cho là một nguồn tài nguyên trái đất không thể tái tạo vì sau khi được giải phóng vào bầu khí quyển, nó đã dễ dàng thoát ra ngoài không gian. Tuy nhiên, các nghiên cứu gần đây cho thấy rằng heli được tạo ra sâu trong lòng đất do phân rã phóng xạ có thể thu thập trong trữ lượng khí đốt tự nhiên với liều lượng lớn hơn dự kiến; trong một số trường hợp, nó có thể được giải phóng do hoạt động của núi lửa.

Lịch sử

Helium được phát hiện bởi Jules Janssen người Pháp và Norman Lockyer người Anh, độc lập với nhau, vào năm 1868. Cả hai đều đang nghiên cứu ánh sáng mặt trời trong một lần nguyệt thực và phân tích quang phổ của nó, họ tìm thấy vạch phát xạ của một nguyên tố chưa biết. Edward Frankland đã xác nhận khám phá của Janssen và đề xuất rằng tên của el