Portakal ilk kez nerede ortaya çıktı? Portakalın en az 4000 yıl önce Çin'de bilindiğine dair kanıtlar var! Portakal ağacı meyvesinin tatlı ve ekşi olmak üzere iki türü vardır. Ekşi portakal Avrupa'da yetiştirilen ilk meyvedir. Onu yakalayan Moors tarafından tanınıyordu.

Anahtar ilk ne zaman yapıldı? Kapıları kilitlemek için anahtar gibi bir şeyi ilk kullananlar eski Mısırlılar oldu. Kapıları bir oyuğa yerleştirilmiş tahta bir sürgüyle kilitlediler. Yuvanın üstüne, tambur olarak bilinen hareketli bir ahşap pim sabitlendi. Ne zaman

İlk seçimler nerede yapıldı? "Seçim" kelimesi Latince'den gelir ve aynı zamanda "seçim yapmak" anlamına da gelir. Seçimlerde insanlar liderlerini seçme hakkına sahip olduklarını hissettiler. Ve bu binlerce yıl boyunca böyleydi. Eski Yahudiler ve Yunanlılar bunun için savaştılar

Louis Pasteur: Düşman tespit edildi! Bugün bulaşıcı dediğimiz hastalıkların birçoğu eski halklar tarafından da biliniyordu. Kitlesel hastalık - salgın niteliğine bürünmeleri, şiddetli seyri ve ölümleriyle ayırt edilmeleri dikkat çekti.

Altın madenciliği ilk olarak nerede başladı? İlk altın madenciliğinin izleri Mısır'da keşfedildi. Mısırlılar 5000 yıldan fazla bir süre önce altın çıkarmaya başladılar. Ayrıca yaklaşık 4.500 yıl önce Asurluların altın elde etmek için komşularıyla savaştığına dair kanıtlarımız var.Yunan ve Roma hükümdarları da öyle.

Klasik mekaniğin kanunlarına uymaz. Bilim insanları helyum-4'ün gizemini çözmeye çalışıyor. Elementin hafif, radyoaktif olmayan bir izotopudur. Aslında Dünyadaki helyumun %99,9'unu oluşturur.

Yani 4. izotop -271 santigrat dereceye kadar soğutulursa bir sıvı elde edilecektir. Yalnızca özellikleri bir sıvı için tipik değildir. Örneğin aşırı akışkanlık gözlenir.

Eğer yerleştirirsen helyum Bir kaba koyup dikey olarak yerleştirirseniz, sıvı yer çekimi kanunlarını ihlal edecektir. Birkaç dakika sonra kabın içeriği dışarı akacaktır. Bundan şu sonuç çıkıyor helyum – element meraklıdır ve merakın tatmin edilmesi gerekir. Maddenin özelliklerini tanımaya başlayalım.

Helyumun özellikleri

Olumsuz. Bu bir olumsuzlama parçacığı değil, periyodik tablonun 2. elementinin bir tanımıdır, yani, helyum. Gaz normal durumunda yalnızca sıfırın altındaki sıcaklıklarda kalınlaşır. Üstelik bu eksi birkaç yüz santigrat derece olmalıdır.

Aynı zamanda helyum gazının özellikleri suda çözünmezlik dahildir. Yani, eğer kendisi değilse, molekülleri başka bir aşamaya geçmeden tek bir aşamadadır. Bu arada, bir çözeltinin oluşumunu belirleyen, bir maddenin fazlarının değişmesidir.

Helyum inert bir gazdır. Atalet, yalnızca suda çözünme "arzusunun" yokluğunda ortaya çıkmaz. Maddenin başka reaksiyonlara girmek için acelesi yoktur. Sebep: - atomun kararlı dış kabuğu.

2 elektron içerir. Güçlü bir çifti kırmak, yani parçacıklardan birini atomun kabuğundan çıkarmak zordur. Bu nedenle helyum, kimyasal deneyler sırasında değil, öne çıkanların spektroskopik bir çalışması sırasında keşfedildi.

Bu 19. yüzyılın ikinci yarısında oldu. Diğer inert gazlar (bunlardan 6 tane var) daha sonra keşfedildi. Aynı dönemde, yani 20. yüzyılın başlarında helyumu sıvı forma dönüştürmek mümkün oldu.

Helyum - tek atomlu Tadı ve kokusu olmayan gaz. Bu aynı zamanda elemanın eylemsizliğinin de bir ifadesidir. Periyodik tablodaki yalnızca üç "meslektaşıyla" iletişim kurar, -, ve. Reaksiyonun kendisi başlamayacaktır.

Ultraviyole ışığa veya elektrik şokuna ihtiyacınız var. Ancak helyumun bir test tüpünden veya başka bir hacimsel cisimden "kaçması" için hiçbir çabaya gerek yoktur. 2. element en düşük adsorpsiyona, yani bir düzlemde veya hacimde konsantre olma yeteneğine sahiptir.

Mağaza silindirlerdeki helyum gazı. Kesinlikle hava geçirmez olmalılar. Aksi takdirde adsorpsiyon tedarikçilere acımasız bir şaka yapacaktır. Madde en ufak çatlaklardan sızacaktır. Ve eğer silindirler gözenekli malzemeden yapılmış olsaydı, helyum içinden kaçardı.

Helyum gazı yoğunluğu Oksijenden 7 kat daha düşüktür. İkinci gösterge metreküp başına 1,3 kilogramdır. Helyumun yoğunluğu yalnızca 0,2 kilogramdır. Buna göre kahraman kolaydır. Helyumun molar kütlesi mol başına 4 grama eşittir.

Karşılaştırma için, bir bütün olarak havanın göstergesi 29 gramdır. Neden popüler olduğu belli oluyor balonlar için helyum. 2. elemanın ve havanın kütleleri arasındaki fark, yüklerin kaldırılmasına harcanır. Bir molün 22 litreye eşit olduğunu unutmayın. 22 litre helyumun 25 gramlık bir yükü kaldırabildiği ortaya çıktı. Bir metreküp gaz zaten bir kilogramdan fazlasını taşıyacak.

Son olarak helyumun mükemmel elektriksel iletkenliğe sahip olduğunu not ediyoruz. En azından bu gazlar için geçerlidir. Bunlar arasında 2'nci artık ikinci değil, birinci sırada yer alıyor. Ancak Dünya'nın içeriği açısından helyum lider değil. Makalenin kahramanının gezegeninin atmosferinde yüzde milyonda biri var. Peki gaz nereden geliyor? Onu atmosferden çıkarmak pratik değildir.

Helyum ekstraksiyonu

Helyum formülü sadece atmosferin değil aynı zamanda doğal çevrenin de bir bileşenidir. 2. elementin içeriği de farklı yataklarda farklılık gösterir. Örneğin en zengin helyum yatakları Uzak Doğu ve Doğu Sibirya'dadır.

Ancak bu bölgelerdeki gaz sahaları yeterince gelişmemiştir. Yüzde 0,2-0,8 helyum içeriği onların gelişimini teşvik eder. Şimdilik ülkede yalnızca bir yataktan çıkarılıyor. Orenburg'da bulunuyor ve helyum açısından fakir olarak kabul ediliyor. Buna rağmen yılda 5.000.000 metreküp gaz üretiliyor.

Yıllık küresel helyum üretimi 175.000.000 metreküptür. Aynı zamanda gaz rezervleri 41 milyar metreküptür. Çoğu Cezayir, Katar ve ABD'nin derinliklerinde saklı. da listeye dahil edildi.

Helyum, doğal gazdan düşük sıcaklıkta yoğunlaşma yoluyla elde edilir. Sonuç, içeriği en az %80 olan 2. elementin konsantresidir. Diğer %20 ise argon, neon, metan ve nitrojenden geliyor. Helyum hangi gazdır? müdahale ediyor mu? HAYIR. Ancak kirlilikler insanları rahatsız eder. Bu nedenle konsantre saflaştırılarak 2. elementin %80'i %100'e dönüştürülür.

Sorun şu ki, gezegenin helyum kıtlığıyla karşı karşıya kalacağına dair %100 kesinlik var. 2030 yılına kadar küresel gaz tüketiminin 300.000.000 metreküpe ulaşması bekleniyor.

Hammadde sıkıntısı nedeniyle 10 yıl içinde helyum üretimi 240.000.000 sınırını geçemeyecek. Yenilenemeyen bir kaynaktır. İkincisi, radyoaktif kayaların çürümesi sırasında yavaş yavaş salınır.

Doğal üretimin hızı insanların ihtiyaçlarına yetişemiyor. Bu nedenle uzmanlar helyum fiyatlarında keskin bir artış öngörüyor. Şimdilik düşük değer, ülke açısından kârsız hale gelen ABD rezerv fonunun satışıyla değer kaybediyor.

Ulusal rezerv, askeri hava gemilerini ve ticari uçakları doldurmak amacıyla geçen yüzyılın başında oluşturuldu. Depolama tesisi Teksas'ta bulunmaktadır.

Helyum uygulaması

Helyum roket yakıt tanklarında bulunabilir. Orada 2'nci sıvı hidrojene bitişiktir. Yalnızca helyum aynı zamanda gaz halinde kalabilir ve bu nedenle motor tanklarında gerekli basıncı oluşturabilir.

Balonları doldurmak kullanışlı olacağı başka bir görevdir helyum gazı. Karbonik,örneğin ağır olduğu için sığmıyor. Helyumdan daha hafif sadece bir gaz, bu hidrojendir. Patlayıcı olması dışında.

Geçen yüzyılın başında Hindenburg zeplin hidrojenle dolduruldu ve uçuş sırasında tutuşması izlendi. O zamandan beri, biraz daha ağır da olsa, inert helyum lehine yapıldı.

Helyum aynı zamanda bir soğutma maddesi olarak da popülerdir. Uygulama, gazın ultra düşük sıcaklıklar üretme yeteneğiyle ilgilidir. Helyum, hadron çarpıştırıcıları ve nükleer manyetik rezonans spektrometreleri için satın alınır. İkinci eleman MR makinelerinde de aynı şekilde kullanılmaktadır. Burada helyum süperiletkenlere pompalanıyor.

Birçok kişi MR çektirdi. Kasalardaki barkodları okuyan tarayıcılar da kitlesel tüketicinin yakınındadır. Böylece depo lazerlerine helyum ve neon pompalanıyor. Ayrı olarak helyum iyon mikroskoplarına yerleştirilir. Elektronik olanlardan daha iyi bir görüntü veriyorlar; verileri de okudukları söylenebilir.

Klima sistemlerinde kaçakların teşhis edilmesi için 2.’ye ihtiyaç duyulur. Makalenin kahramanının süper geçirgenliği işe yarıyor. Sızıntı yapacak bir yer bulursa bu, diğer bileşenlerin de "sızabileceği" anlamına gelir.

Araç klima sistemlerinden bahsediyoruz. Bu arada hava yastıkları da helyumla dolu. Hayat kurtaran kaplara diğer gazlardan daha hızlı sızıyor.

Helyum fiyatı

Hoşça kal helyum gazı fiyatı bir buçuk metreküp başına yaklaşık 1.300 rubleye eşittir. 10 litre 2. elementi tutarlar. 40 litrelik silindirler var. Bu neredeyse 6 metreküp helyum demektir. 40 litrelik ambalajların fiyat etiketi yaklaşık 4.500 civarındadır.

Bu arada, daha fazla sızdırmazlık için gaz silindirlerinin üzerine koruyucu kapaklar konur. Ayrıca genellikle 40 litrelik bir kap için yaklaşık 300 rubleye ve 10 litrelik silindirler için 150 rubleye mal oluyorlar.

Helyum gerçekten soylu bir gazdır. Onu herhangi bir tepkiye zorlamak henüz mümkün olmadı. Helyum molekülü tek atomludur.

Hafiflik açısından bu gaz hidrojenden sonra ikinci sıradadır; hava helyumdan 7,25 kat daha ağırdır.

Helyum su ve diğer sıvılarda neredeyse çözünmez. Ve aynı şekilde sıvı helyumda tek bir madde bile gözle görülür şekilde çözünmez.

Basınç artırılmadıkça hiçbir sıcaklıkta katı helyum elde edilemez.

Bu elementin keşfi, araştırılması ve uygulanmasının tarihinde farklı ülkelerden birçok önde gelen fizikçi ve kimyacının ismine rastlamak mümkündür. Helyumla ilgilendiler ve helyumla çalıştılar: Jansen (Fransa), Lockyer, Ramsay, Crookes, Rutherford (İngiltere), Palmieri (İtalya), Keesom, Kamerlingh-Onnes (Hollanda), Feynman, Onsager (ABD), Kapitza, Kikoin , Landau (Sovyetler Birliği) ve diğer birçok önde gelen bilim adamı.

Helyum atomunun benzersiz görünümü, kompaktlık ve güç açısından mutlak şampiyon olan iki muhteşem doğal yapının birleşimiyle belirlenir. Helyumun çekirdeğinde, helyum-4'ün her iki intranükleer kabuğu da doymuştur - hem proton hem de nötron. Bu çekirdeği çevreleyen elektronik ikili de doymuş durumdadır. Bu tasarımlar helyumun özelliklerini anlamanın anahtarını taşıyor. Olağanüstü kimyasal eylemsizliğinin ve atomunun rekor derecede küçük boyutunun kaynağı budur.

Helyum atomunun çekirdeğinin (alfa parçacığı) nükleer fiziğin oluşumu ve gelişimi tarihindeki rolü çok büyüktür. Hatırlarsanız, Rutherford'u atom çekirdeğini keşfetmeye yönlendiren alfa parçacığı saçılımı çalışmasıydı. Azotun alfa parçacıklarıyla bombardıman edilmesiyle, elementlerin birbirine dönüşümü ilk kez gerçekleştirildi; bu, birçok nesil simyacının yüzyıllardır hayalini kurduğu bir şeydi. Doğru, bu reaksiyonda altına dönüşen cıva değil, nitrojenin oksijene dönüşmesiydi, ancak bunu yapmak neredeyse aynı derecede zor. Nötronun keşfinde ve ilk yapay izotopun üretilmesinde de aynı alfa parçacıkları rol oynamıştı. Daha sonra alfa parçacıkları kullanılarak küryum, berkelyum, kaliforniyum ve mendelevyum sentezlendi.

Bu gerçekleri tek bir amaç için listeledik: 2 numaralı elementin çok sıra dışı bir element olduğunu göstermek.

Karasal helyum

Helyum sıra dışı bir elementtir ve tarihi de sıra dışıdır. Güneş atmosferinde Dünya'dan 13 yıl önce keşfedildi. Daha doğrusu, güneş koronasının spektrumunda parlak sarı bir D çizgisi keşfedildi ve arkasında neyin gizlendiği ancak radyoaktif elementler içeren dünyevi minerallerden helyumun çıkarılmasından sonra güvenilir bir şekilde biliniyordu.

Güneş'teki helyum, 19 Ağustos 1868'de Hindistan'da gözlemlerini yapan Fransız J. Jansen ve İngiliz J.H. Lockyer - Aynı yılın 20 Ekim'i. Her iki bilim insanının mektupları aynı gün Paris'e ulaştı ve Paris Bilimler Akademisi'nin 26 Ekim'deki toplantısında birkaç dakika arayla okundu. Böylesine tuhaf bir tesadüf karşısında hayrete düşen akademisyenler, bu etkinliğin şerefine altın madalya vermeye karar verdi.

1881'de İtalyan bilim adamı Palmieri, volkanik gazlarda helyumun keşfedildiğini bildirdi. Ancak daha sonra doğrulanan mesajı çok az bilim insanı tarafından ciddiye alındı. Karasal helyum 1895 yılında Ramsay tarafından yeniden keşfedildi.

Yer kabuğunda, radyoaktif bozunması alfa parçacıkları (helyum atomlarının son derece aktif, yüksek enerji çekirdekleri) üreten 29 izotop vardır.

Temel olarak karasal helyum, uranyum-238, uranyum-235, toryumun ve bunların bozunmasının kararsız ürünlerinin radyoaktif bozunması sırasında oluşur. Samaryum-147 ve bizmutun yavaş yavaş bozunması sonucu kıyaslanamaz derecede daha küçük miktarlarda helyum üretilir. Tüm bu elementler yalnızca helyumun ağır izotopunu (4 He) üretir; bu izotopun atomları, bir elektron çiftinde iki eşleştirilmiş elektrondan oluşan bir kabukta gömülü alfa parçacıklarının kalıntıları olarak düşünülebilir. Erken jeolojik dönemlerde, muhtemelen Dünya'nın yüzeyinden kaybolan ve gezegeni helyumla doyuran başka doğal radyoaktif element dizileri de vardı. Bunlardan biri artık yapay olarak yeniden yaratılan neptunyum serisiydi.

Bir kayanın ya da mineralin içindeki helyum miktarına bakılarak onun mutlak yaşı belirlenebilir. Bu ölçümler radyoaktif bozunma yasalarına dayanmaktadır: örneğin uranyum-238'in yarısı 4,52 milyar yıl içinde helyuma ve kurşuna dönüşür.

Helyum yer kabuğunda yavaş yavaş birikir. 2 gram uranyum ve 10 gram toryum içeren bir ton granit, bir milyon yılda yalnızca 0,09 mg helyum, yani yarım santimetreküp üretiyor. Çok az sayıdaki uranyum ve toryum açısından zengin mineraller oldukça yüksek helyum içeriğine sahiptir; gram başına birkaç santimetreküp helyum. Ancak bu minerallerin çok nadir bulunması nedeniyle doğal helyum üretimindeki payı sıfıra yakındır.

Alfa aktif izotoplar içeren doğal bileşikler yalnızca birincil kaynaktır ancak endüstriyel helyum üretimi için hammadde değildir. Doğru, yoğun yapıya sahip bazı mineraller - doğal metaller, manyetit, garnet, apatit, zirkon ve diğerleri - içlerinde bulunan helyumu sıkı bir şekilde tutar. Bununla birlikte, zamanla çoğu mineral hava koşulları, yeniden kristalleşme vb. işlemlere maruz kalır ve helyum onları terk eder.

Kristal yapılardan salınan helyum kabarcıkları yer kabuğu boyunca bir yolculuğa çıkar. Bunların çok küçük bir kısmı yeraltı suyunda çözünür. Az ya da çok konsantre helyum çözeltileri oluşturmak için, başta yüksek basınçlar olmak üzere özel koşullara ihtiyaç vardır. Gezici helyumun bir kısmı da minerallerin gözenekleri ve çatlaklarından atmosfere kaçar. Geriye kalan gaz molekülleri yer altı tuzaklarına düşer ve burada onlarca, hatta yüz milyonlarca yıl boyunca birikirler. Tuzaklar, boşlukları gazla dolu gevşek kaya katmanlarıdır. Bu tür gaz rezervuarlarının yatağı genellikle su ve yağdır ve üstleri gaz geçirmeyen yoğun kaya katmanlarıyla kaplıdır.

Diğer gazlar (başlıca metan, nitrojen, karbondioksit) de yer kabuğunda çok daha büyük miktarlarda dolaştığından saf helyum birikimleri oluşmaz. Helyum doğal gazlarda küçük bir yabancı madde olarak bulunur. İçeriği binde birini, yüzde birini ve nadiren yüzde onda birini geçmez. Metan-nitrojen yataklarının büyük (%1,5...10) helyum içeriği son derece nadir bir olgudur.

Doğal gazların, helyumun endüstriyel üretimi için pratik olarak tek hammadde kaynağı olduğu ortaya çıktı. Onu diğer gazlardan ayırmak için helyumun düşük sıvılaşma sıcaklığıyla bağlantılı olağanüstü uçuculuğu kullanılır. Doğal gazın diğer tüm bileşenleri derin soğutma sırasında yoğunlaştıktan sonra helyum gazı dışarı pompalanır. Daha sonra yabancı maddelerden arındırılır. Fabrika helyumunun saflığı %99,995'e ulaşır.

Dünyadaki helyum rezervlerinin 5.1014 m3 olduğu tahmin edilmektedir; Hesaplamalara bakılırsa, 2 milyar yıl içinde yer kabuğunda onlarca kat daha fazlası oluştu. Teori ile pratik arasındaki bu farklılık oldukça anlaşılırdır. Helyum hafif bir gazdır ve hidrojen gibi (daha yavaş da olsa) atmosferden uzaya kaçmaz. Muhtemelen, Dünya'nın varlığı sırasında, gezegenimizin helyumu defalarca yenilendi - eskisi uzaya buharlaştı ve onun yerine, Dünya tarafından "solunan" taze helyum atmosfere girdi.

Litosferde atmosferdekinden en az 200 bin kat daha fazla helyum vardır; Daha da fazla potansiyel helyum, Dünya'nın "rahminde" alfa aktif elementlerde depolanır. Ancak bu elementin Dünya ve atmosferdeki toplam içeriği azdır. Helyum nadir ve yaygın bir gazdır. 1 kg toprak maddesi başına yalnızca 0,003 mg helyum vardır ve havadaki içeriği hacimce yüzde 0,00052'dir. Bu kadar düşük bir konsantrasyon, helyumun havadan ekonomik olarak çıkarılmasına henüz izin vermiyor.

Evrendeki Helyum

Gezegenimizin içi ve atmosferi helyum açısından fakirdir. Ancak bu, Evrenin her yerinde ondan çok az olduğu anlamına gelmez. Modern tahminlere göre kozmik kütlenin %76'sı hidrojen ve %23'ü helyumdur; diğer tüm elementler için sadece %1'i kaldı! Dolayısıyla dünyanın maddesine hidrojen-helyum denilebilir. Bu iki element yıldızlara, gezegenimsi bulutsulara ve yıldızlararası gaza hakimdir.

Pirinç. 1. Dünyadaki (üstte) ve uzaydaki element bolluğu eğrileri.
“Kozmik” eğri, hidrojen ve helyumun evrendeki olağanüstü rolünü ve helyum grubunun atom çekirdeğinin yapısındaki özel önemini yansıtıyor. En büyük göreceli bolluk, kütle sayısı dörde bölünen elementler ve izotoplardır: 16 O, 20 Ne, 24 Mg, vb.

Muhtemelen, güneş sisteminin tüm gezegenleri radyojenik (alfa bozunması sırasında oluşan) helyum içerir ve büyük olanlar da uzaydan gelen kalıntı helyum içerir. Helyum, Jüpiter'in atmosferinde bol miktarda bulunur: bazı verilere göre bu oran %33, bazılarına göre ise %17'dir. Bu keşif, ünlü bilim adamı ve bilim kurgu yazarı A. Azimov'un hikayelerinden birinin olay örgüsünün temelini oluşturdu. Hikayenin merkezinde, helyumun Jüpiter'den teslimi ve hatta kriyotronlar üzerindeki sibernetik makinelerden oluşan bir armadanın bu gezegenin en yakın uydusu olan Jüpiter V'e teslim edilmesi için (muhtemelen gelecekte mümkün) bir plan var (onlar hakkında daha fazla bilgi) altında). Jüpiter'in atmosferindeki sıvı helyuma batırılan (aşırı düşük sıcaklıklar ve süper iletkenlik, kriyotronların çalışması için gerekli koşullardır) bu makineler, Jüpiter V'i güneş sisteminin beyin merkezine dönüştürecek...

Yıldız helyumunun kökeni 1938'de Alman fizikçiler Bethe ve Weizsäcker tarafından açıklandı. Daha sonra teorileri parçacık hızlandırıcıların yardımıyla deneysel olarak doğrulandı ve geliştirildi. Özü aşağıdaki gibidir.

Helyum çekirdekleri, her kilogram helyum için 175 milyon kilovatsaat enerji açığa çıkaran füzyon süreçlerinde protonlardan yıldız sıcaklıklarında birleştirilir.

Farklı reaksiyon döngüleri helyum sentezine yol açabilir.

Güneşimiz gibi çok sıcak olmayan yıldızların koşullarında proton-proton döngüsü görünüşe göre baskındır. Art arda değişen üç dönüşümden oluşur. İlk olarak, iki proton muazzam hızlarda birleşerek bir döteron oluşturur; bu, bir proton ve bir nötrondan oluşan bir yapıdır; bu durumda pozitron ve nötrino ayrılır. Daha sonra döteron ve proton birleşerek hafif helyum oluşturur ve bir gama kuantumu yayılır. Son olarak iki adet 3 He çekirdeği reaksiyona girerek bir alfa parçacığına ve iki protona dönüşür. İki elektron alan bir alfa parçacığı daha sonra bir helyum atomuna dönüşecektir.

Aynı nihai sonuç, daha hızlı bir karbon-nitrojen döngüsü tarafından da verilmektedir; bunun güneş koşulları altında önemi çok büyük değildir, ancak Güneş'ten daha sıcak yıldızlarda bu döngünün rolü artar. Altı adımdan oluşur - reaksiyonlar. Karbon burada proton füzyonu süreci için katalizör rolünü oynuyor. Bu dönüşümler sırasında açığa çıkan enerji, proton-proton döngüsü sırasındaki enerjiyle aynıdır; helyum atomu başına 26,7 MeV.

Helyum sentezi reaksiyonu, yıldızların enerjik aktivitesinin ve parıltısının temelidir. Sonuç olarak helyum sentezi, doğadaki tüm reaksiyonların atası, Dünya'daki yaşamın, ışığın, ısının ve meteorolojik olayların temel nedeni olarak düşünülebilir.

Helyum her zaman yıldız füzyonlarının son ürünü değildir. Profesör D.A.'nın teorisine göre. Frank-Kamenetsky, helyum çekirdeklerinin sıralı füzyonu ile 3 Be, 12 C, 16 O, 20 Ne, 24 Mg oluşur ve protonların bu çekirdekler tarafından yakalanması diğer çekirdeklerin oluşumuna yol açar. Ağır elementlerin çekirdeklerinin uranyum ötesi elementlere kadar sentezi, kararsız "nova" ve "süpernova" yıldızlarında gelişen olağanüstü ultra yüksek sıcaklıklar gerektirir.

Ünlü Sovyet kimyacısı A.F. Kapustinsky, hidrojen ve helyumu önelementler olarak adlandırdı - birincil maddenin unsurları. Hidrojen ve helyumun elementlerin periyodik tablosundaki özel konumuna ilişkin açıklamayı, özellikle de ilk periyodun esasen diğer periyotların periyodiklik karakteristiğinden yoksun olduğu gerçeğini gizleyen de bu öncelik değil mi?

En iyisi...

Helyum atomu (diğer adıyla molekül) moleküler yapıların en güçlüsüdür. İki elektronunun yörüngeleri tamamen aynıdır ve çekirdeğin çok yakınından geçer. Helyum çekirdeğini açığa çıkarmak için rekor miktarda enerji harcamak gerekir - 78,61 MeV. Helyumun olağanüstü kimyasal pasifliğinin nedeni budur.

Geçtiğimiz 15 yılda kimyagerler ağır soy gazların 150'den fazla kimyasal bileşiğini elde etmeyi başardılar (ağır soy gazların bileşikleri “Kripton” ve “Ksenon” makalelerinde tartışılacaktır). Ancak helyumun eylemsizliği daha önce olduğu gibi şüphe götürmez.

Hesaplamalar, örneğin helyum florür veya oksit üretmenin bir yolu bulunsa bile, oluşum sırasında o kadar çok enerji emeceklerini ve sonuçta ortaya çıkan moleküllerin bu enerji tarafından içeriden "patlatılacağını" gösteriyor.

Helyum molekülleri polar değildir. Aralarındaki moleküller arası etkileşimin kuvvetleri son derece küçüktür - diğer maddelerden daha azdır. Dolayısıyla - kritik değerlerin en düşük değerleri, en düşük kaynama noktası, en düşük buharlaşma ve erime ısısı. Helyumun erime sıcaklığına gelince, normal basınçta hiç mevcut değildir. Mutlak sıfıra ne kadar yakın olursa olsun, sıvı helyum, sıcaklığa ek olarak 25 atmosfer veya daha fazla basınca maruz kalmadıkça katılaşmaz. Doğada buna benzer başka bir madde yoktur.

Ayrıca sıvılarda, özellikle de polar olanlarda bu kadar ihmal edilebilir derecede çözünebilen ve helyum kadar adsorbsiyona bu kadar az eğilimli başka bir gaz yoktur. Gazlar arasında elektriği en iyi ileten, ısıyı ise hidrojenden sonra en iyi ileten ikinci maddedir. Isı kapasitesi çok yüksek olup viskozitesi düşüktür.

Helyum, bazı organik polimerler, porselen, kuvars ve borosilikat camdan yapılmış ince bölmelerden şaşırtıcı derecede hızlı bir şekilde nüfuz eder. Helyumun yumuşak camdan borosilikat camdan 100 kat daha yavaş geçmesi ilginçtir. Helyum ayrıca birçok metale de nüfuz edebilir. Yalnızca demir ve platin grubu metaller ısıtılsa bile tamamen geçilmezdir.

Doğal gazdan saf helyumun çıkarılmasına yönelik yeni bir yöntem, seçici geçirgenlik ilkesine dayanmaktadır.

Bilim insanları sıvı helyuma olağanüstü ilgi gösteriyor. Birincisi, içinde tek bir maddenin gözle görülür şekilde çözünmediği en soğuk sıvıdır. İkincisi, minimum yüzey gerilimine sahip en hafif sıvıdır.

2.172°K sıcaklıkta sıvı helyumun özelliklerinde ani bir değişiklik meydana gelir. Ortaya çıkan türe geleneksel olarak helyum II adı verilir. Helyum II diğer sıvılardan tamamen farklı şekilde kaynar, kaynarken kaynamaz, yüzeyi tamamen sakin kalır. Helyum II, ısıyı sıradan sıvı helyumdan (helyum I) 300 milyon kat daha iyi iletir. Helyum II'nin viskozitesi pratik olarak sıfırdır, sıvı hidrojenin viskozitesinden bin kat daha azdır. Bu nedenle, helyum II süper akışkanlığa sahiptir - keyfi olarak küçük çaplı kılcal damarlar boyunca sürtünme olmadan akma yeteneği.

Helyumun bir başka kararlı izotopu olan 3 He, mutlak mermiden yalnızca yüzde biri derece uzaktaki bir sıcaklıkta süper akışkan duruma geçer. Süperakışkan helyum-4 ve helyum-3'e kuantum sıvıları denir: katılaşmadan önce bile kuantum mekaniksel etkiler gösterirler. Bu, sıvı helyumun çok ayrıntılı çalışmasını açıklıyor. Ve şimdi çok fazla üretiyorlar; yılda yüzbinlerce litre. Ancak katı helyum pek incelenmemiştir: Bu en soğuk cismi incelemenin deneysel zorlukları büyüktür. Kuşkusuz bu boşluk doldurulacaktır, çünkü fizikçiler katı helyumun özelliklerinin anlaşılmasından pek çok yeni şey beklemektedir: Sonuçta o aynı zamanda bir kuantum cisimdir.

Hareketsiz ama çok gerekli

Geçen yüzyılın sonunda, İngiliz dergisi Punch, helyumun sinsice göz kırpan küçük bir adam - Güneş'in sakini - olarak tasvir edildiği bir karikatür yayınladı. Fotoğrafın altındaki yazı şöyle: “Sonunda Dünya'da yakalandım! Bu yeterince uzun sürdü! Acaba benimle ne yapacaklarını bulmaları ne kadar zaman alacak?”

Aslında, karasal helyumun keşfedilmesinden bu yana (bununla ilgili ilk rapor 1881'de yayınlandı) pratik kullanım alanı bulana kadar 34 yıl geçti. Helyumun uzun bir çalışma gerektiren orijinal fiziksel, teknik, elektriksel ve daha az ölçüde kimyasal özellikleri burada belirli bir rol oynadı. Ana engeller, dalgınlık ve 2 numaralı unsurun yüksek maliyetiydi.

Helyumu ilk kullananlar Almanlardı. 1915'te Londra'yı bombalayan hava gemilerini bununla doldurmaya başladılar. Kısa sürede hafif fakat yanıcı olmayan helyum, havacılık araçları için vazgeçilmez bir dolgu maddesi haline geldi. Zeplin yapımında 30'lu yılların ortalarında başlayan düşüş, helyum üretiminde bir miktar düşüşe yol açtı, ancak bu yalnızca kısa bir süre için. Bu gaz giderek kimyagerlerin, metalurjistlerin ve makine mühendislerinin ilgisini çekti.

Birçok teknolojik işlem ve operasyon havada gerçekleştirilemez. Ortaya çıkan maddenin (veya besleme stoğunun) hava gazlarıyla etkileşimini önlemek için özel koruyucu ortamlar oluşturulur; ve bu amaçlar için helyumdan daha uygun bir gaz yoktur.

Atıl, hafif, hareketli ve iyi bir ısı iletkeni olan helyum, oldukça yanıcı sıvıları ve tozları bir kaptan diğerine basmak için ideal bir araçtır; Füzelerde ve güdümlü füzelerde gerçekleştirdiği bu işlevlerdir. Nükleer yakıt üretmenin bireysel aşamaları helyum koruyucu bir ortamda gerçekleşir. Nükleer reaktörlerin yakıt elemanları helyumla dolu kaplarda depolanır ve taşınır.

Eylemi helyumun olağanüstü difüzyon kabiliyetine dayanan özel sızıntı dedektörleri yardımıyla, nükleer reaktörlerde ve diğer sistemlerde basınç veya vakum altında en ufak sızıntı olasılığını tespit ederler.

Son yıllarda zeplin inşasında artık daha yüksek bir bilimsel ve teknik temele dayanan yeni bir yükseliş yaşandı. Birçok ülkede 100 ila 3000 ton taşıma kapasiteli helyum dolumlu hava gemileri inşa edilmiş ve inşa edilmekte olup, gaz boru hatları, petrol rafinerileri, enerji gibi büyük boyutlu kargoların taşınması için ekonomik, güvenilir ve kullanışlıdır. hat destekleri vb. %85 helyum ve %15 hidrojen dolgusu yanmazdır ve hidrojen dolgusuna kıyasla kaldırma kuvvetini yalnızca %7 azaltır.

Helyumun soğutucu görevi gördüğü yeni tip yüksek sıcaklık nükleer reaktörleri faaliyete geçti.

Sıvı helyum bilimsel araştırma ve teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır. Ultra düşük sıcaklıklar, madde ve yapısı hakkında derinlemesine bilgi edinilmesini sağlar; daha yüksek sıcaklıklarda, enerji spektrumunun ince ayrıntıları atomların termal hareketi tarafından maskelenir.

Sıvı helyum sıcaklıklarında (300 bin oersted'e kadar) ihmal edilebilir enerji tüketimiyle güçlü manyetik alanlar oluşturan özel alaşımlardan yapılmış süper iletken solenoidler halihazırda mevcuttur.

Sıvı helyumun sıcaklığında birçok metal ve alaşım süper iletken hale gelir. Süper iletken röleler - kriyotronlar - elektronik bilgisayarların tasarımlarında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Basit, güvenilir ve çok kompakttırlar. Süper iletkenler ve onlarla birlikte sıvı helyum elektronik için gerekli hale geliyor. Kızılötesi radyasyon dedektörlerinin, moleküler amplifikatörlerin (maserler), optik kuantum jeneratörlerinin (lazerler) ve ultra yüksek frekansları ölçen cihazların tasarımlarına dahil edilirler.

Elbette bu örnekler helyumun modern teknolojideki rolünü tam olarak kapsamıyor. Ancak doğal kaynakların sınırlı olması ve helyumun aşırı derecede yayılması olmasaydı, çok daha fazla uygulama alanı bulabilirdi. Örneğin gıda ürünlerinin helyumda konservelendiğinde orijinal tat ve aromasını koruduğu bilinmektedir. Ancak "helyum" konservesi hala "kendi başına bir şey" olarak kalıyor çünkü helyum yeterli değil ve yalnızca en önemli endüstrilerde kullanılıyor ve onsuz yapılamayacağı yerlerde kullanılıyor. Bu nedenle, yanıcı doğal gazda, helyum içeren kaynaklardan çıkarılanlara göre çok daha büyük miktarlarda helyumun kimyasal sentez aparatlarından, fırınlardan ve fırınlardan geçerek atmosfere kaçtığını anlamak özellikle rahatsız edicidir.

Artık helyumun yalnızca doğal gazdaki içeriğinin% 0,05'ten az olmadığı durumlarda salınması karlı kabul ediliyor. Bu tür gazların rezervleri sürekli azalıyor ve bu yüzyılın sonundan önce tükenmeleri mümkün. Bununla birlikte, "helyum eksikliği" sorunu muhtemelen bu zamana kadar çözülecektir - kısmen gazları ayırmak için yeni, daha gelişmiş yöntemlerin oluşturulması, önemsiz fraksiyonlar da olsa onlardan en değerli olanların çıkarılması ve kısmen kontrollü termonükleer füzyon sayesinde. Helyum, her ne kadar “yapay güneşler” faaliyetinin bir yan ürünü olsa da, önemli bir hale gelecektir.

Helyum izotopları

Doğada helyumun iki kararlı izotopu vardır: helyum-3 ve helyum-4. Hafif izotop, Dünya'da ağır izotoptan milyon kat daha az dağılmıştır. Bu, gezegenimizde mevcut olan en nadir kararlı izotoptur. Yapay olarak helyumun üç izotopu daha elde edildi. Hepsi radyoaktiftir. Helyum-5'in yarı ömrü 2,4·10 –21 saniye, helyum-6 0,83 saniye, helyum-8 0,18 saniyedir. Çekirdeğinde proton başına üç nötron bulunması nedeniyle ilginç olan en ağır izotop, ilk olarak 60'lı yıllarda Dubna'da incelendi. Helyum-10 elde etme girişimleri şu ana kadar başarısız oldu.

Son katı gaz

Helyum, sıvı ve katı hallere dönüştürülen tüm gazların sonuncusuydu. Helyumun sıvılaştırılması ve katılaştırılmasının belirli zorlukları, atomunun yapısı ve fiziksel özelliklerinin bazı özellikleri ile açıklanmaktadır. Özellikle helyum, tıpkı hidrojen gibi, -250°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda genleştiğinde soğumaz, aksine ısınır. Öte yandan helyumun kritik sıcaklığı oldukça düşüktür. Bu nedenle sıvı helyum ilk kez 1908'de, katı helyum ise 1926'da elde edildi.

Helyum havası

Azotun tamamının veya çoğunun helyumla değiştirildiği hava bugün artık haber değil. Karada, yer altında ve su altında yaygın olarak kullanılmaktadır.

Helyumlu hava sıradan havaya göre üç kat daha hafif ve çok daha hareketlidir. Akciğerlerde daha aktif davranır; hızla oksijen sağlar ve karbondioksiti hızla dışarı atar. Bu nedenle solunum bozukluğu olan hastalara ve bazı operasyonlara helyum havası verilmektedir. Boğulmayı hafifletir, bronşiyal astımı ve gırtlak hastalıklarını tedavi eder.

Helyum havasını solumak, yüksek basınç koşullarında çalışan dalgıçların ve diğer mesleklerden uzmanların yüksek basınçtan normale geçiş sırasında duyarlı olduğu nitrojen embolisini (keson hastalığı) pratik olarak ortadan kaldırır. Bu hastalığın nedeni özellikle yüksek tansiyonda nitrojenin kandaki çözünürlüğü oldukça önemlidir. Basınç azaldıkça gaz kabarcıkları şeklinde salınır, bu da kan damarlarını tıkayabilir, sinir düğümlerine zarar verebilir... Helyum, nitrojenden farklı olarak vücut sıvılarında pratik olarak çözünmez, bu nedenle dekompresyon hastalığına neden olamaz. Ayrıca helyum havası, dışarıdan alkol zehirlenmesine benzeyen "nitrojen narkozu" oluşumunu da ortadan kaldırır.

Er ya da geç insanlık, rafın maden ve gıda kaynaklarından ciddi şekilde yararlanmak için deniz yatağında uzun süre yaşamayı ve çalışmayı öğrenmek zorunda kalacak. Ve Sovyet, Fransız ve Amerikalı araştırmacıların deneylerinin gösterdiği gibi, büyük derinliklerde helyum havası hala vazgeçilmezdir. Biyologlar, helyum havasının uzun süre solunmasının insan vücudunda olumsuz değişikliklere neden olmadığını ve genetik aparattaki değişiklikleri tehdit etmediğini kanıtladı: helyum atmosferi hücrelerin gelişimini ve mutasyon sıklığını etkilemez. Yazarlarının helyum havasını Evren'e uzun uçuşlar yapan uzay araçları için en uygun hava ortamı olarak değerlendirdiği çalışmalar var. Ancak şimdiye kadar yapay helyum havası henüz Dünya atmosferinin ötesine yükselmedi.

Tipik olarak uranyum-238 ve uranyum-235'in radyoaktif bozunması sonucu üretilen helyum, güneş atmosferinde Dünya'dakinden 13 yıl önce bulundu. Bu gaz en düşük kritik değerlere, en düşük kaynama noktasına ve en düşük buharlaşma ve erime ısısına sahiptir. Helyumun erime sıcaklığına gelince, normal basınçta hiç mevcut değildir. Doğada bunun gibi başka bir madde bulunamaz...

Helyum alışılmadık bir elementtir ve tarihi biraz gizemli ve anlaşılmazdır. Güneş atmosferinde Dünya'dan 13 yıl önce bulundu. Daha doğrusu, güneş koronasının spektrumunda parlak sarı bir D çizgisi keşfedildi ve arkasında neyin gizlendiği ancak radyoaktif elementler içeren dünyevi minerallerden helyumun çıkarılmasından sonra güvenilir bir şekilde biliniyordu.

Helyum nasıl oluşur?

Karasal helyum esas olarak oluşur uranyum-238, uranyum-235, toryum ve bunların bozunumunun kararsız ürünlerinin radyoaktif bozunması sırasında. Helyum yer kabuğunda yavaş yavaş birikir. 2 gram uranyum ve 10 gram toryum içeren bir ton granit, bir milyon yılda yalnızca 0,09 mg helyum, yani yarım santimetreküp üretiyor. Çok az sayıdaki uranyum ve toryum açısından zengin mineraller oldukça yüksek helyum içeriğine sahiptir; yani gram başına birkaç santimetreküp helyum.

Zamanla minerallerin çoğu hava koşulları, yeniden kristalleşme vb. süreçlerden geçer ve helyum onları terk eder. Kristal yapılardan salınan helyum kabarcıkları yer altı suyunda kısmen çözünür. Helyumun bir kısmı da minerallerin gözenekleri ve çatlaklarından atmosfere kaçar. Geriye kalan gaz molekülleri yer altı tuzaklarına düşer ve burada onlarca, hatta yüz milyonlarca yıl boyunca birikirler. Buradaki tuzaklar, boşlukları gazla dolu gevşek kaya katmanlarından oluşuyor. Bu tür gaz rezervuarlarının yatağı genellikle su veya yağdır ve üstleri gaz geçirmeyen yoğun kaya katmanlarıyla kaplıdır.

Helyum sentezi - yaşamın başlangıcı

Gezegenimizin içi ve atmosferi helyum açısından fakirdir. Ancak bu, Evrenin her yerinde ondan çok az olduğu anlamına gelmez. Modern tahminlere göre kozmik kütlenin %76'sı hidrojen ve %23'ü helyumdur; diğer tüm elementler için yalnızca yüzde bir kaldı. Dolayısıyla dünyanın maddesine hidrojen-helyum denilebilir. Bu iki element yıldızlara, gezegenimsi bulutsulara ve yıldızlararası gaza hakimdir. Helyum sentezi reaksiyonu, yıldızların enerjik aktivitesinin ve parıltısının temelidir. Sonuç olarak helyum sentezi, doğadaki tüm reaksiyonların atası, Dünya'daki yaşamın, ışığın, ısının ve meteorolojik olayların temel nedeni olarak düşünülebilir.

Doğal gazlar, helyumun endüstriyel üretimi için pratik olarak tek hammadde kaynağıdır. Helyum doğal gazlarda küçük bir yabancı madde olarak bulunur. İçeriği binde birini, yüzde birini, nadiren yüzde onda birini geçmez. Metan-nitrojen yataklarının büyük (%1,5-10) helyum içeriği son derece nadir bir olgudur. Diğer gazlardan ayırmak için helyumun düşük sıvılaşma sıcaklığıyla bağlantılı olağanüstü uçuculuğu kullanılır. Doğal gazın diğer tüm bileşenleri derin soğutma sırasında yoğunlaştıktan sonra helyum gazı dışarı pompalanır. Daha sonra yabancı maddelerden arındırılır. Fabrika helyumunun saflığı %99,995'e ulaşır. Sıvı helyum, helyum gazının sıvılaştırılmasıyla üretilir.

Helyumun özellikleri

Helyum gazı– rengi, kokusu veya tadı olmayan inert bir gaz. Sıvı helyum– normal atmosferik basınçta 101,3 kPa (760 mm Hg) 4,215 K (eksi 268,9 ° C) kaynama noktasına ve 124,9 kg/m3 yoğunluğa sahip renksiz, kokusuz bir sıvı.

Helyum zehirli değildir, yanıcı değildir, patlayıcı değildir ancak havadaki yüksek konsantrasyonlarda oksijen eksikliğine ve boğulmaya neden olur. Sıvı helyum, ciltte donmalara ve gözlerin mukoza zarında hasara neden olabilecek düşük kaynama noktalı bir sıvıdır.

Helyum atomu(aka molekül) moleküler yapıların en güçlüsüdür. İki elektronunun yörüngeleri tamamen aynıdır ve çekirdeğin çok yakınından geçer. Helyum çekirdeğini ortaya çıkarmak için rekor miktarda enerji (78,61 eV) harcamak gerekir. Bu, helyumun olağanüstü kimyasal pasifliğini ima eder.

Helyum molekülleri polar değildir. Aralarındaki moleküller arası etkileşimin kuvvetleri son derece küçüktür - diğer maddelerden daha azdır. Bu nedenle helyum en düşük kritik değerlere, en düşük kaynama noktasına ve en düşük buharlaşma ve erime ısısına sahiptir. Helyumun erime sıcaklığına gelince, normal basınçta hiç mevcut değildir. Mutlak sıfıra ne kadar yakın olursa olsun, sıvı helyum, sıcaklığa ek olarak 25 atmosfer veya daha fazla basınca maruz kalmadıkça katılaşmaz. Doğada buna benzer başka bir madde yoktur. Gazlar arasında elektriği en iyi ileten, ısıyı ise hidrojenden sonra en iyi ileten ikinci maddedir. Isı kapasitesi çok yüksektir ve aksine viskozitesi küçüktür.

Helyum, hava gemileri, dalgıçlar ve nükleer enerji...

Helyum ilk kez Almanya'da kullanıldı. 1915'te Almanlar, Londra'yı bombalayan hava gemilerini bu maddeyle doldurmaya başladı. Kısa sürede hafif fakat yanıcı olmayan helyum, havacılık araçları için vazgeçilmez bir dolgu maddesi haline geldi. Zeplin yapımında 30'lu yılların ortalarında başlayan düşüş, helyum üretiminde bir miktar düşüşe yol açtı, ancak bu yalnızca kısa bir süre için. Bu gaz giderek kimyagerlerin, metalurjistlerin ve makine mühendislerinin ilgisini çekti.

Helyumun bir diğer uygulama alanı da birçok teknolojik işlem ve operasyonun havada gerçekleştirilememesinden kaynaklanmaktadır. Ortaya çıkan maddenin (veya besleme stoğunun) hava gazlarıyla etkileşimini önlemek için özel koruyucu ortamlar oluşturulur ve bu amaçlara helyumdan daha uygun bir gaz yoktur.

Helyumda koruyucu çevre nükleer yakıt elde etmenin ayrı aşamalarından geçerler. Nükleer reaktörlerin yakıt elemanları helyumla dolu kaplarda depolanır ve taşınır. Eylemi helyumun olağanüstü difüzyon kabiliyetine dayanan özel sızıntı dedektörleri yardımıyla, nükleer reaktörlerde ve diğer sistemlerde basınç veya vakum altında en ufak sızıntı olasılığını tespit ederler.

Bilimsel araştırma ve mühendislikte yaygın olarak kullanılan sıvı helyum. Ultra düşük sıcaklıklar, madde ve yapısı hakkında derinlemesine bilgi edinilmesini sağlar; daha yüksek sıcaklıklarda, enerji spektrumunun ince ayrıntıları atomların termal hareketi tarafından maskelenir.

İhmal edilebilir enerji tüketimiyle sıvı helyum sıcaklığında güçlü manyetik alanlar (300 bin oersted'e kadar) yaratan özel alaşımlardan yapılmış süper iletken solenoidler halihazırda mevcuttur. Sıvı helyumun sıcaklığında birçok metal ve alaşım süper iletkenler. Süper iletken kriyotron röleleri elektronik bilgisayarların tasarımlarında giderek daha fazla kullanılmaktadır. Basit, güvenilir ve çok kompakttırlar. Süper iletkenler ve onlarla birlikte sıvı helyum elektronik için gerekli hale geliyor. Kızılötesi radyasyon dedektörlerinin, moleküler amplifikatörlerin (maserler), optik kuantum jeneratörlerinin (lazerler) ve ultra yüksek frekansları ölçen cihazların tasarımlarına dahil edilirler.

Helyum-oksijen karışımları dekompresyon hastalığını önlemenin güvenilir bir yolu haline geldi ve dalgıçları kaldırırken büyük bir zaman kazancı sağladı. Bilindiği gibi gazların sıvılardaki çözünürlüğü, diğer koşullar eşit olmak üzere, basınçla doğru orantılıdır. Yüksek basınç altında çalışan dalgıçların kanında, su yüzeyindeki normal koşullara kıyasla çok daha fazla nitrojen çözünmüş halde bulunur. Derinlikten yükselirken basınç normale yaklaştığında nitrojenin çözünürlüğü azalır ve fazlası açığa çıkmaya başlar. Yükseliş hızlıysa, aşırı çözünmüş gazların salınımı o kadar şiddetli gerçekleşir ki, vücudun gazla doyurulmuş kan ve su açısından zengin dokuları, bir şişeyi açarken şampanya gibi bir miktar nitrojen kabarcığı ile köpüklenir.

Kan damarlarında nitrojen kabarcıklarının oluşması kalbin işleyişini bozar, beyinde ortaya çıkması da kalbin fonksiyonlarını bozar ve tüm bunlar vücudun işleyişinde ciddi bozukluklara ve sonuçta ölüme yol açar. “Dekompresyon hastalığı” olarak bilinen, açıklanan olgunun gelişmesini önlemek için dalgıçların yükselişi, yani yüksek basınçtan normale geçiş çok yavaş gerçekleştirilir.

Bu durumda fazla çözünmüş gazlar yavaş yavaş dışarı atılır ve herhangi bir ağrılı rahatsızlık oluşmaz. Azotun daha az çözünür helyumla değiştirildiği yapay havanın kullanılmasıyla zararlı rahatsızlık olasılığı neredeyse tamamen ortadan kaldırılır. Bu, dalgıçların iniş derinliğini artırmayı (100 metre veya daha fazlaya kadar) ve su altında geçirilen süreyi uzatmayı mümkün kılar.

Helyumlu havanın yoğunluğu sıradan havanınkinden üç kat daha azdır. Dolayısıyla bu tür havayı solumak normal havaya göre daha kolaydır (solunum kaslarının çalışması azalır). Bu durum solunum yolu hastalıkları açısından önemlidir. Bu yüzden "helyum" havası ayrıca kullanılan ilaç astım, boğulma ve diğer hastalıkların tedavisinde.

Henüz sonsuz değil ama zaten zararsız

Los Alamos Fermi Ulusal Laboratuvarı'nda (New Mexico) geliştirildi yeni motor Bu, arabanın ana kirlilik kaynaklarından biri olduğu algısını ciddi şekilde değiştirebilir. İçten yanmalı bir motorla kıyaslanabilir bir verimlilikle (%30-40) ana dezavantajlarından yoksundur: sürtünmeyi ve aşınmayı azaltmak için yağlama gerektiren hareketli parçalar ve yakıtın eksik yanmasından kaynaklanan çevreye zararlı emisyonlar.

Aslında, İskoç rahip R. Stirling'in 1816'da önerdiği, iyi bilinen dıştan yanmalı motorun geliştirilmesinden bahsediyoruz. Bu motor, içten yanmalı motora göre daha karmaşık tasarımı nedeniyle araçlarda yaygın olarak kullanılmıyordu, daha yüksek malzeme tüketimi ve maliyeti. Ancak Amerikalı bilim adamları tarafından önerilen ve sıkıştırılmış helyumun çalışma sıvısı olarak görev yaptığı termoakustik enerji dönüştürücü, binek araçlarda kullanımını engelleyen büyük ısı eşanjörlerinin yokluğunda selefinden olumlu bir şekilde farklıdır ve yakın gelecekte bir sadece içten yanmalı motora değil, güneş enerjisi konvertörüne, buzdolabına, klimaya da çevre açısından kabul edilebilir bir alternatif. Uygulamanın ölçeğini hayal etmek hala zor.