Innehåll
- TL; DR (för lång; läste inte)
- Varför är Helium viktigt för världen?
- Vad används helium till?
- Var hittas helium i vardagen?
- Är Helium en explosiv gas?
- Vilka är konsekvenserna av inandning av helium?
Helium är ett element känt som en ädelgas. Det är färglöst och luktfritt och det är vanligt i hela universum. Du kanske känner till helium från heliumballonger, som flyter. Elementet helium har dock många fler användningsområden än festballonger. Det används också i bilkuddar, högteknologisk utrustning, medicinsk utrustning och flygplan. Helium fortsätter att vara en viktig del av det moderna livet, även om du inte kan se det direkt.
TL; DR (för lång; läste inte)
Helium är det näst vanligaste elementet i universum. Även om du inte kan se eller lukta det, har helium funktioner i många vardagliga användningar, inom teknik, medicin och till och med i bilar.
Varför är Helium viktigt för världen?
För att förstå heliums betydelse för världen hjälper det att lära sig mer om elementens egenskaper. Dessutom är det avgörande att lära sig om dess historia och hur dess utbudsproblem ingår i aspekter av det moderna livet.
Helium är ett element som finns i gasform. Dess atomsymbol är "Han", och dess atomsnummer är 2 på det periodiska systemet. Heliums smältpunkt är den lägsta av alla element, och dess kokpunkt är -452 grader Fahrenheit. Endast helium kan förbli flytande även om temperaturen sänks. Det stelnar endast vid extremt tryck. Dessa egenskaper gör helium oundgänglig för vissa nyare teknologier, såsom superledande material.
Elementet helium är näst intill väte i dess överflöd i universum. Helium finns i varje stjärna, och det är vanligast i de allra hetaste stjärnorna. Det produceras från kärnfusionsreaktioner i stjärnor. I själva verket upptäcktes helium först när vi studerade vår egen stjärna, solen. Helium är vanligt i solen; det är ett väsentligt element och därför viktigt för världen.
Helium upptäcktes inte förrän den 18 augusti 1868. En fransk astrofysiker vid namn Pierre Jules Cesar Janssen använde en ny astronomisk anordning som kallas ett spektroskop för att observera ljusvåglängder. Spektroskopet visade spektra eller ljusvåglängder som färgband. Medan han observerade den förmörkade solen med ett spektroskop fann Janssen en våglängd i solens ljus som inte motsvarade något annat element som ännu finns på jorden, i form av en ljusgul linje. Janssen insåg att han hade upptäckt ett nytt element. En annan astronom, engelsmannen Norman Lockyer, gjorde också denna observation när han tittade på solen. Båda hade observerat elementet helium, som Lockyer uppkallade efter det grekiska ordet för solen. Så småningom, 1882, upptäcktes helium faktiskt på jorden, i lavan på berget Vesuv, när fysikern Luigi Palmieri hittade de ljusgul spektra medan han analyserade lavan. Senare genomförde William Ramsay experiment som bevisade att helium fanns på jorden; han fann att när elementet radium förfallit, producerade det helium. Per Teodor Cleve och Nils Abraham Langer skulle 1895 avskräcka heliums atomvikt.
Att studera helium hjälper forskare att förstå inte bara jorden utan också de andra planeterna. I solsystemet upptäckte forskare helium i atmosfären hos de jätte gasplaneterna Jupiter och Saturn. På Saturn faller ett slags heliumregn, blandat med flytande väte, i atmosfären i en extrem miljö av temperatur och tryck. Forskare tror att detta helium "regn" faller till planetens kärna. Dess tappade gravitationella potentiella energi kan vara det som får Saturnus att skina så ljust, en funktion som har förundrat forskare i åratal.
Med tiden lärde forskare mer om heliums egenskaper. Beskrivningen av helium är att den är färglös och luktfri och lättare än luft. Det är därför heliumfyllda ballonger flyter, och helium är inte särskilt lösligt i vatten. Elementets inerta egenskaper är ofta i beskrivningen av helium. Historiskt betraktat som kemiskt inert tenderar det inte att reagera med andra element. Helium vill inte ge upp sina två elektroner; det förblir stabilt med sitt elektronskal. På grund av detta kategoriseras helium som en av de ädla gaserna, tillsammans med neon, argon, radon och andra ädla gaser på det periodiska bordet.
Nyligen upptäckte forskare att helium inte är helt inert, som en gång trodde.Efter att ha upptäckt kristaller gjorda av elementen helium och natrium fann forskare att helium kan kombinera med andra atomer medan de inte delar sina elektroner - med andra ord, det kombineras med andra atomer men inte gör kemiska bindningar i processen. Istället skyddar den positivt laddade atomer från varandra och räknar den avvisande kraften som normalt skjuter dem isär. Under extremt tryck, som kan vara i jordens kärna, komprimerar helium och väte stabila föreningar. Forskare kanske upptäcker mer fascinerande aspekter av elementet helium, och huruvida det fortfarande är möjligt att betrakta det verkligen inert, eller om det verkligen kan bilda stabila föreningar i extrema miljöer.
I atmosfären koncentreras helium endast i cirka 1 del av 200 000. Det är inte praktiskt, kostnadseffektivt eller effektivt att extrahera helium från luften, så det är inte hur människor får helium. Istället produceras helium från naturgas. Föroreningar som vatten, sulfider och koldioxid måste först avlägsnas, och därefter renas den resulterande råa helium, som fortfarande innehåller andra element som argon, neon, väte och kväve, vid höga tryck. Denna råa superkyls sedan. Argon och kväve kondenseras och så småningom förångas kväve. Helium separerar från neon, kväve och väte. Ytterligare filtrering med aktivt kol tar bort andra gaser.
Helium finns i vissa naturgasavlagringar runt om i världen. Det är dock inte i varje naturgasavlagring. I USA utvinns helium från brunnar i Kansas, Oklahoma och Texas. Enbart i Texas finns Federal Helium Reserve, USA: s huvudsakliga leverans. Denna leverans minskar dock över tid. En stor insättning av helium finns också i Tanzania. Det finns nu bara 14 växter i världen som förädlar helium. Helium finns också i sönderfallande radioaktiva mineraler. Det är naturligtvis tillverkat av kosmiskt och röntgenbombardement av beryllium och litium.
Det krympande utbudet av helium har blivit en viktig fråga. Beroendet av helium inom modern teknik har ökat och utbudet minskat som ett resultat. Forskare arbetar för att göra heliumproduktionen mer effektiv och hållbar. Nya metoder som återvinning och återför flytande helium kan fungera i liten skala som kan hjälpa forskare. Detta kan bidra till att sänka kostnaden för helium när dess tillgång sjunker.
Upptäckten av helium har lett till många stora innovationer. Så småningom skulle många användningar av helium dyka upp. I det moderna livet är heliums betydelse enormt inom områdena teknik, medicin och forskning.
Vad används helium till?
Det finns många användningar av helium. Naturligtvis används det för att fylla festballonger som glädjer barn och vuxna runt om i världen. Helium ersatte väte i luftskepp, efter att väte visade sig vara mycket reaktivt. Helium används för medicin, vetenskaplig forskning, bågsvetsning, kylning, gas för flygplan, kylvätska för kärnreaktorer, kryogen forskning och detektering av gasläckor. Det används för dess kylningsegenskaper på grund av att kokpunkten är nära absolut noll. Detta gör det attraktivt för användning i superledare. Helium används också för att trycka på raketer och andra rymdfarkoster. Det används också som värmeöverföringsmedel.
Inom medicin används ibland helium för att hjälpa patienter med lungproblem som hindrade luftvägar, astma och KOL. Helium möjliggör bättre gaspenetrering till de distala alveolerna i lungorna, så det används för lungventilation när det är medicinskt nödvändigt. Helium används också för lungfunktionstestning. Helium används också i vissa laparoskopiska operationer istället för kolmonoxid. Helium används ibland som etikett för avbildning. Ibland används helium för kirurgi med öppen hjärta, blandat med syre och används som en dimma för lungorna. Helium används också för att kyla de superledande magneterna i MR-skannrar. Strålningsskärmar använder också helium.
Visste du att helium är viktigt för dykare? Helium ersätter kväve i blandningar av dykgas, så att dykare kan gå djupare under vatten utan negativa effekter på centrala nervsystemet. Utan denna blandning skulle dykare kunna drabbas av tryckeffekter med tillståndet "böjarna".
Det finns många vetenskapliga användningar av helium. Large Hadron Collider använder helium för kylningsändamål. Helium användes för att upptäcka Higgs boson, ett stort genombrott inom fysik. Det används i magnetiska resonansspektrometrar. Superledare kan bara fungera om de är omgivna av den extrema kylan av helium, och helium har använts i rymdindustrin för kylning av satellitinstrument och bränslekylvätska för rymdskepp. Meteorologer använder heliumfyllda väderballonger för väderobservationer. Skanningselektronmikroskop använder ibland helium för bättre bildupplösning.
Helium spelar också en viktig roll för fordonssäkerhet. Den används för att fylla krockkuddar om ett fordon kraschar.
Helium lagras och levereras i flytande form, och det är extremt kallt. Dess brist på reaktivitet gör den idealisk för skyddande miljöer. Hantera aldrig helium direkt. Det är så otroligt kallt att det kan orsaka farliga frostskador.
Var hittas helium i vardagen?
Du kan hitta helium som används i vardagen i olika former. Det används som lyftmedel, i festballonger, i dykblandningar och i optiska fibrer. Svetsare använder helium för svetsning av bågar i konstruktionen. Läkare och kirurger använder helium för att hjälpa patienter med lung- och hjärtprocedurer. När du besöker en livsmedelsbutik och dina livsmedel skannas ser du troligtvis helium-neonlasrar. Om du någonsin ser en blimp segla över huvudet, kan du vara säker på att den hålls uppe av helium. Se om du kan upptäcka användningen av helium i vardagen när du går på din dag.
Är Helium en explosiv gas?
Helium är inte en explosiv gas. Det klassificeras som icke-brännbart, vilket betyder att helium inte kan brinna. Det är extremt kallt i flytande form, så kallt att det fryser andra gaser. Men om dess behållare utsätts för värme, kan själva behållaren spricka. Flytande helium kan koka våldsamt när de placeras i vatten, och detta kan leda till stort tryck inuti behållare, vilket ökar risken för att behållarna kan explodera från trycket. Men på egen hand kommer helium inte att explodera.
Vilka är konsekvenserna av inandning av helium?
Du kanske har hört det humoristiska ljudet från någon som andas in lite helium från en ballong. Andningshelium förändrar tonhöjden på den mänskliga rösten, vilket gör den mycket högre, skrek och tecknad. Problemet med att göra detta är att när du andas in helium från en ballong, du inte andas in luft. Mänskliga kroppar måste andas luft för att fungera korrekt och få syre där det behövs i hjärnan och kroppen. Även andas in en liten mängd helium kan orsaka yrsel. Men det kan också orsaka medvetenhetsförlust och kväva. Fortsatt andning av helium kan till och med leda till dödsfall genom anoxi, vilket innebär en svält av syre från kroppen.