Ήλιο: Διαφορά μεταξύ των αναθεωρήσεων
Περιεχόμενο που διαγράφηκε Περιεχόμενο που προστέθηκε
μ επιμ, +νέα (ιδία) κατηγορία |
|||
Γραμμή 55:
Το '''ήλιο''' (''helium'') είναι το [[χημικό στοιχείο]] με [[ατομικός αριθμός|ατομικό αριθμό]] 2 και [[ατομική μάζα]] 4,002602 [[amu]]. Αντιπροσωπεύεται από το σύμβολο '''He'''. Είναι [[χρώμα|άχρωμο]], [[όσφρηση|άοσμο]], [[γεύση|άγευστο]], μη [[τοξικολογία|τοξικό]], [[ιδανικό αέριο|ιδανικό]], μονοατομικό [[αέριο]], που είναι επικεφαλής (πρώτο) των [[ευγενή αέρια|ευγενών αερίων]] του [[Περιοδικός πίνακας των χημικών στοιχείων|Περιοδικού Συστήματος των Χημικών στοιχείων]]. Το [[σημείο ζέσεως]] και το [[σημείο τήξης]] του είναι τα χαμηλότερα που υπάρχουν ανάμεσα σε όλες τις [[χημικές ουσίες]]. Ουσιαστικά παραμένει αέριο εκτός αν είναι κάτω από εξαιρετικές συνθήκες.
Το ήλιο είναι το δεύτερο (2<sup>ο</sup>), μετά το [[υδρογόνο]], πιο άφθονο χημικό στοιχείο στο [[
Το ήλιο ονομάστηκε έτσι από τον
Το ήλιο
Στη Γη, η ελαφρύτητα του ηλίου προκάλεσε τη διαφυγή του από το νέφος αερίων και σκόνης που συμπυκνώθηκαν κατά τον σχηματισμό του [[πλανήτης|πλανήτη]], με αποτέλεσμα να είναι έτσι σχετικά σπάνιο, δηλαδή μόνο το 0,00052% κατ' όγκο της ατμόσφαιράς μας. Μάλιστα, το μεγαλύτερο μέρος του ηλίου που υπάρχει σήμερα σ' αυτήν, δημιουργήθηκε από τη φυσική ραδιενεργή διάσπαση βαρέων [[ραδιενέργεια|ραδιενεργών]] στοιχείων (κυρίως [[θόριο|θορίου]] και ουρανίου, καθώς τα [[σωματίδιο α|σωματίδια α]] που εκπέμπουν αποτελούνται από πυρήνες <sup>4</sup>He. Το ραδιογενές ήλιο παγιδεύθηκε στο φυσικό αέριο σε συγκεντρώσεις ως και 7% κατ' όγκο, από το οποίο και εξάγεται σήμερα για εμπορική χρήση, με χαμηλής θερμοκρασίας διαχωρισμό από τα άλλα αέρια συστατικά, με τη χρήση [[κλασματική απόσταξη|κλασματικής απόσταξης]].
Γραμμή 79:
Με αυτόν τον τρόπο οι [[ΗΠΑ]] έγιναν η μεγαλύτερη προμηθεύτρια χώρα ηλίου παγκοσμίως. Ακολουθώντας μια πρόταση του [[Σαρ Ρίτσαρντ Θρέιφαλλ]] (Richard Threlfall), το [[Πολεμικό Ναυτικό των ΗΠΑ]] ανέλαβε τη χορηγία των μικρών πειραματικών [[εργοστάσιο|εργοστασίων]] ηλίου, κατά τον [[Α΄ Παγκόσμιος Πόλεμος|Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο]]. Ο στόχος ήταν να εφοδιάζει τα προπετάσματα [[αερόστατο|αεροστάτων]] με το μη αναφλέξιμο ήλιο, που όμως ήταν κι αυτό ελαφρύτερο από τον [[ατμόσφαιρα|ατμοσφαιρικό αέρα]]. Συνολικά παρήχθησαν 5.700 m<sup>3</sup> ηλίου καθαρότητας 92% από αυτό το πρόγραμμα, αν και προηγουμένως λαμβάνονταν λιγότερο από 1 m<sup>3</sup> <ref name=enc>{{Cite book|title= The Encyclopedia of the Chemical Elements |pages =256–268 |author = Clifford A. Hampel |location=New York |isbn = 0-442-15598-0 |year = 1968 |publisher =Van Nostrand Reinhold}}</ref>. Κάποιες ποσότητες από αυτό το ήλιο χρησιμοποιήθηκαν για να γεμιστεί το πρώτο παγκοσμίως [[αερόπλοιο]], το C-7 του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ., που πραγματοποίησε το παρθενικό του ταξίδι από το [[Χάμπτον Ρόαντς]] της [[Βιρτζίνια]] στο [[Μπόλλινγκ Φιλντ]] της [[Ουάσινγκτον]], την 1<sup>η</sup> Δεκεμβρίου του [[1921]]<ref>{{Cite book|editor=Emme, Eugene M. comp. |title=Aeronautics and Astronautics: An American Chronology of Science and Technology in the Exploration of Space, 1915–1960 |year=1961 |pages=11–19 |chapter=Aeronautics and Astronautics Chronology, 1920–1924 |chapterurl=http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/Timeline/1920-24.html |publisher=[[NASA]] |location=Washington, D.C. |accessdate=2008-07-20}}</ref>.
Παρόλο που η διαδικασία εξόρυξης και απομόνωσης, χρησιμοποιώντας τεχνικές χαμηλής [[θερμοκρασία]]ς [[υγροποίηση]] αερίων, δεν είχε αναπτυχθεί σημαντικά κατά τη διάρκεια του Α΄Παγκοσμίου Πολέμου, η παραγωγή του αερίου συνεχίστηκε. Το ήλιο χρησιμοποιήθηκε τότε ως ανυψωτικό αέριο για τα ελαφρύτερα από τον αέρα [[αεροσκάφος|αεροσκάφη]], δηλαδή τα διαφόρων τύπων και χρήσεων αεροστάτων και αερόπλοιων. Η ζήτηση του αερίου γι' αυτήν τη χρήση αυξήθηκε επίσης και κατά
Η Κυβέρνηση των ΗΠΑ δημιούργησε το «[[Εθνικό Απόθεμα Ηλίου των ΗΠΑ]]» (National Helium Reserve) το [[1925]] στο [[Αμαρίλο]] του [[Τέξας]] με στόχο να εξασφαλίζει την προμήθεια ηλίου για τα πολεμικά αερόπλοια της χώρας σε περίπτωση [[πόλεμος|πολέμου]] και για τα πολιτικά αερόπλοια, σε κατάσταση ειρήνης<ref name=enc/>. Εξαιτίας του στρατιωτικού [[εμπάργκο]] των ΗΠΑ κατά της [[Γερμανία]]ς, η τελευταία είχε έλλειψη σε προμήθειες ηλίου κατά το Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, με αποτέλεσμα το αερόπλοιο [[LZ 129 Χίντενμπουργκ]] να αναγκαστεί να χρησιμοποιήσει [[υδρογόνο]] ως ανυψωτικό αέριο. Η ζήτηση του ηλίου μετά το Β΄ Παγκόσμιο Πόλεμο αποκλιμακώθηκε προσωρινά, αλλά η ύπαρξη του Εθνικού Αποθέματος Ηλίου των ΗΠΑ επεκτάθηκε μέχρι τη δεκαετία του [[1950]], για να εξασφαλίσει, αυτήν τη φορά, την προμήθεια ηλίου για την ψύξη [[πύραυλος|πυραύλων]] που χρησιμοποιούσαν ζεύγος υδρογόνου και οξυγόνου (ως καύσιμο και [[οξειδωτικό]]), κατά τον [[Αγώνας Κατάκτησης του Διαστήματος|Αγώνα Κατάκτησης του Διαστήματος]] και τον [[Ψυχρός πόλεμος|Ψυχρό Πόλεμο]], γενικότερα. Η ζήτηση του ηλίου στις ΗΠΑ το [[1965]] έφτασε το οκταπλάσιο της κορύφωσης της ζήτησής του, κατά την πολεμική περίοδο<ref>{{Cite journal| doi = 10.2307/3627447| author = Williamson, John G.| title = Energy for Kansas| journal = Transactions of the Kansas Academy of Science| volume = 71| issue = 4| pages = 432–438| publisher = Kansas Academy of Science|year =1968| accessdate = 2008-07-27| jstor = 3627447}}</ref>.
Γραμμή 87:
Μέχρι το [[1995]], συνολικά 1.000.000.000 m<sup>3</sup> του αερίου είχαν συλλεχθεί και αποθεματοποιηθεί, με κόστος 1.400.000.000 $ (ΗΠΑ), οδηγώντας το [[Κογκρέσο των Ηνωμένων Πολιτειών|Κογκρέσο των ΗΠΑ]] το [[1966]] σε ψήφισμα τερματισμού του προγράμματος αποθεματοποίησης<ref name="nbb"/><ref name="stwertka">Stwertka, Albert (1998). ''Guide to the Elements: Revised Edition''. New York; Oxford University Press, p. 24. ISBN 0-19-512708-0</ref>. Το σχετικό ψήφισμα ονομάστηκε «Πράξη για την Αποθεματοποίηση του Ηλίου του 1996» (Helium Privatization Act of 1996, Public Law 104–273)<ref>Helium Privatization Act of 1996 {{USPL|104|273}}</ref> δίνοντας εντολή στο [[Υπουργείο Εσωτερικών ΗΠΑ]] (Department of the Interior) να αδειάσει το απόθεμα μέχρι το [[2005]]<ref>{{cite web| url = http://www.nap.edu/openbook/0309070384/html/index.html|title = Executive Summary |publisher = nap.edu |accessdate=2008-07-20}}</ref>.
Το ήλιο που
Για πολλά χρόνια οι ΗΠΑ παρήγαγαν πάνω από το 90% του ηλίου που χρησιμοποιούνταν εμπορικά σ' όλον τον κόσμο, ενώ άλλες μονάδες παραγωγής, στον [[Καναδάς|Καναδά]], στην [[Πολωνία]], στη [[Ρωσία]] και σε άλλα κράτη παρήγαγαν το υπόλοιπο. Στα μέσα της δεκαετίας του [[1990]], άρχισε να λειτουργεί μια νέα μονάδα στο [[Άρζεγ]], στην [[Αλγερία]], παρήγαγε 17.000.000 m<sup>3</sup>, παραγωγή αρκετή να καλύψει τη ζήτηση όλης της [[Ευρώπη]]ς σε ήλιο. Στο μεταξύ, μέχρι το έτος [[2000]], η κατανάλωση ηλίου μέσα στις ΗΠΑ άρχισε να αυξάνεται με ρυθμό πάνω από 15.000 τόννους το χρόνο<ref>{{cite web|url=http://minerals.usgs.gov/ds/2005/140/helium-use.pdf|format=PDF| title= Helium End User Statistic|accessdate = 2008-07-12|publisher = U.S. Geological Survey|accessdate=2008-07-20}}</ref>. Στην περίοδο [[2004]]-[[2006]], δημιουργήθηκαν δύο πρόσθετες μονάδες παραγωγής, ένα στο [[Ρας Λάφφεν]], του [[Κατάρ]] και το άλλο στη [[Σκίκντα]] της Αλγερίας. ΄Έτσι, η Αλγερία έγινε η δεύτερη ηλιοπαραγωγός χώρα<ref name="wwsupply">{{Cite journal
Γραμμή 114:
==== Το ήλιο και η κβαντομηχανική ====
Από τη σκοπιά της [[κβαντομηχανική]]ς, το ήλιο έχει το δεύτερο απλούστερο άτομο που υπάρχει, μετά το άτομο του [[υδρογόνο]]υ. Το άτομο του ηλίου αποτελείται από δύο (2) [[ηλεκτρόνιο|ηλεκτρόνια]] σε [[ατομικό τροχιακό|ατομικά τροχιακά]] που περικυκλώνουν έναν πυρήνα που αποτελείται από επίσης δύο (2) [[πρωτόνιο|πρωτόνια]] και δύο (2) [[νετρόνιο|νετρόνια]]. Όπως στη [[Κλασική μηχανική|Νευτώνεια Μηχανική]], κανένα σύστημα που περιέχει περισσότερα από δύο (2) σωματίδια δεν μπορεί να επιλυθεί με ακριβή αναλυτική μαθηματική προσέγγιση (δείτε [[σύστημα τριών σωμάτων]]). Το άτομο του ηλίου δεν αποτελεί εξαίρεση
Σε μια τέτοια μοντέλα έχει διαπιστωθεί ότι κάθε ηλεκτρόνιο του ηλίου «εμποδίζει» μερικά την έλξη του πυρήνα να δράσει πάνω στο άλλο<ref>Για την ακρίβεια, η άπωση από το άλλο ηλεκτρόνιο εξουδετερώνει μέρος της έλξης του πυρήνα για το κάθε ηλεκτρόνιο.</ref>, ώστε η «αποτελεσματική πυρηνική έλξη» '''Z''', σε κάθε ηλεκτρόνιο να είναι περίπου 1,69 πυρηνικές μονάδες και όχι 2,00, όπως θα ήταν στο μοντέλο του κατιόντος ηλίου (He<sup>+</sup>).
Γραμμή 120:
[[Αρχείο:Helium-II-creep.svg|150px|thumb|right|Το υπέρρευστο ήλιο σκαρφαλώνει τα τοιχώματα του δοχείου υπερνικώντας τη βαρύτητα.]]
Το ήλιο είναι αέριο άχρωμο, άοσμο, άγευστο και μη-τοξικό. Έχει το χαμηλότερο [[σημείο βρασμού]] από κάθε άλλο χημικό στοιχείο ενώ είναι το μοναδικό υγρό το οποίο είναι αδύνατο να παγώσει μόνο με την ελάττωση της θερμοκρασίας. Είναι απαραίτητη και η αύξηση της πίεσης. Επίσης είναι το μοναδικό υλικό που δεν διαθέτει [[τριπλό σημείο]], δηλαδή ένα συνδυασμό θερμοκρασίας και πίεσης στον οποίο συνυπάρχουν σε ισορροπία και οι τρεις καταστάσεις της ύλης – στερεό, υγρό και αέριο.
[[Αρχείο:HeTube.jpg|right|thumb|
Στη φύση απαντάται σε δύο σταθερά [[ισότοπα]], <sup>3</sup>He και <sup>4</sup>He, από τα οποία το πρώτο απαντάται σπάνια. Όπως όλα τα ευγενή αέρια έχει σταθερή ηλεκτρονική διαμόρφωση και το άτομό του είναι άπολο και σφαιρικό. Είναι το πιο αδρανές χημικό στοιχείο και οι μόνες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των ατόμων είναι ασθενείς [[δυνάμεις van der Waals]].
Γραμμή 132:
== Χρήσεις ==
[[Αρχείο:Goodyear-blimp.jpg|200px|thumb|right|Το ήλιο χρησιμοποιείται για την πλήρωση αερόπλοιων, γιατί είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και δεν είναι εύφλεκτο όπως το υδρογόνο]]
Η πιο γνωστή χρήση του είναι ως ανυψωτικό, στην πλήρωση [[Αερόπλοιο|αερόπλοιων]] και μπαλονιών καθώς είναι ελαφρύτερο από τον αέρα. Προτιμάται από το υδρογόνο γιατί δεν είναι εύφλεκτο ενώ έχει το 92,64% της ανυψωτικής ικανότητας αυτού (περίπου 1 kg/m<sup>3</sup>). Παρόλα αυτά η χρήση αυτή δεν είναι πια τόσο σημαντική και χρησιμοποιείται κυρίως σε [[μετεωρολογικό μπαλόνι|μετεωρολογικά μπαλόνια]].
Γραμμή 148:
== Πηγές ==
* Greenwood N.N. and Earnshaw A.: ''Chemistry of the elements'', 2nd ed., Reed Educational and Professional Publishing Ltd, 1997
* [http://www.food-info.net/gr/e/e939.htm Μία σελίδα με πληροφορίες για τα πρόσθετα τροφίμων
== Εξωτερικοί σύνδεσμοι ==
Γραμμή 157:
{{Περιοδικός πίνακας}}
{{Authority control}}
{{DEFAULTSORT:Ηλιο}}
[[Κατηγορία:Ήλιο| ]]
[[Κατηγορία:Ευγενή αέρια]]
[[Κατηγορία:Ψυκτικά]]
| |||