Гелий

Описание

Гелий — второй элемент периодической системы и второй по распространённости элемент во Вселенной. Одноатомный инертный газ без цвета, запаха и вкуса, негорючий и нетоксичный. Единственное вещество, которое нельзя заморозить понижением температуры при обычном давлении: тройной точки у гелия нет. Промышленно извлекается из природного газа. При вдыхании изменяет тембр голоса из-за высокой скорости звука в среде — 1300 м/с. Способен вызвать удушье, вытесняя кислород из воздуха.

Основные атрибуты

• Химический символ: He
• CAS №: 7440-59-7
• Молекулярная масса: 4,00260
• Точная масса: 4,00260
• Номер ЕС: 275-187-7
• UNII: 206GF3GB41
• Номер КМГС (ICSC): 0603
• Номер ООН: 1046 (сжатый) / 1963 (охлаждённый жидкий)
• Идентификатор DSSTox: DTXSID7036402
• Код тезауруса NCI: C85242
• Код АТХ: V — прочие препараты
• HS-код: 2804290000
• Характеристики PSA: 0
• XLogP3: 0,00000
• Цвет и форма: бесцветный газ; жидкий гелий-4 существует в двух формах, He-4 I и He-4 II, с резкой точкой перехода при 2,174 K (3,83 см рт. ст.)
• Температура плавления: −272,2 °C
• Температура кипения: −268,9 °C
• Температура вспышки: отсутствует
• Растворимость в воде: 1,5 мг/л
• Плотность по карточке источника: 3,13 г/см³
• Относительная плотность пара (воздух = 1): 0,14
• Запах: отсутствует
• Вкус: отсутствует
• Валентность: 0
• Скорость звука: 1300 м/с

Экспериментальные свойства

• Природные изотопы: He-3 и He-4. Известны также He-5, He-6, He-7, He-8, He-9, He-10
• Подъёмная сила: 0,93 при водороде, принятом за 1,00; около 98 % подъёмной силы водорода. На уровне моря 1000 кубических футов поднимают 68,5 фунта
• Инертный газ; образует соединения с сильно электроотрицательными элементами — кислородом, фтором, хлором
• Не может быть заморожен понижением температуры при обычном давлении; тройная точка отсутствует
• Постоянная Траутона: 4,64
• Гелий-4: критическая температура 5,04 K, критическое давление 227,5 кПа, критическая плотность 69,64 кг/м³. Газ: плотность при 0 °C и 101,3 кПа — 0,17850 кг/м³, плотность при нормальном давлении — 16,89 кг/м³. Жидкость: нормальное давление при −268,926 °C, плотность 125,0 кг/м³, теплота испарения 81,70 Дж/моль. Существуют две жидкие формы: He I выше примерно 2,2 K и He II ниже примерно 2,2 K; He II — сверхтекучая жидкость с очень низкой вязкостью
• Гелий-3: критическая температура 3,324 K, критическое давление 116,4 кПа, критическая плотность 41,3 кг/м³. Газ: плотность при 0 °C и 101,3 кПа — 0,1347 кг/м³, плотность при нормальном давлении — 23,64 кг/м³. Жидкость: нормальное давление при −269,959 °C, плотность 58,9 кг/м³, теплота испарения 25,48 Дж/моль
• Поглощается платиной
• Теплота сгорания: 0,0 Дж/K
• Полные экспериментальные данные по свойствам гелия (всего 12 позиций) приведены на странице записей HSDB

Реакционная способность

• Реакции воздуха и воды: быстрых реакций с воздухом и водой не даёт, в воде растворим слабо
• Реактивная группа: вещества, не вступающие в химическую реакцию
• Профиль реактивности: химически инертен, в известных обстоятельствах в реакции не вступает, негорюч и нетоксичен, но способен вызвать удушье. Контакт очень холодного сжиженного газа с водой приводит к бурному кипению продукта и чрезвычайно быстрому испарению из-за большой разницы температур. При горячей воде возможен взрыв жидкости из-за перегрева. Давление может подняться до опасного уровня, если сжиженный газ контактирует с водой в закрытом контейнере [Безопасное обращение с химическими веществами, 1980]

Область применения

• криогеника: жидкий гелий охлаждает сверхпроводящие магниты магнитно-резонансных томографов, ускорителей частиц и ЯМР-спектрометров — по температуре кипения −268,9 °C альтернатив у него нет
• сварка: защитная среда при дуговой сварке в инертном газе, в том числе алюминия, меди и нержавеющих сталей
• течеискание: контроль герметичности холодильных установок, вакуумных систем и других закрытых контуров гелиевыми масс-спектрометрическими течеискателями
• подъёмный газ для воздушных шаров, дирижаблей и метеозондов — негорючая замена водорода при 93 % его подъёмной силы
• дыхательные смеси: гелиокс для глубоководных водолазных работ и медицинской практики
• электроника и оптоволокно: инертная среда при выращивании кристаллов кремния и вытяжке оптического волокна
• аналитика: газ-носитель в газовой хроматографии
• наддув топливных баков ракетной техники

Информация по технике безопасности

Собственная токсичность у гелия отсутствует, ключевая опасность — асфиксия при вытеснении кислорода в замкнутых объёмах. Баллоны и криососуды не нагревать: длительное воздействие тепла или огня приводит к разрыву ёмкости со взрывом. Сжиженный гелий вызывает обморожение при контакте с кожей. Номер ООН для сжатого газа — 1046, для охлаждённого жидкого — 1963.

Хранение и обращение

Контейнер держать плотно закрытым в сухом, хорошо проветриваемом месте. Баллоны закреплять от падения, беречь от нагрева и механических повреждений, транспортировать с навинченным колпаком. Криогенные сосуды Дьюара оснащать предохранительными клапанами: испарение жидкости даёт многократное увеличение объёма. Помещения, где возможен выброс газа, оборудовать вентиляцией и контролем содержания кислорода.