Гелий – элемент необычный, и история его несколько загадочна и непонятна. Он был найден в атмосфере Солнца на 13 лет раньше, чем на Земле. Точнее говоря, в спектре солнечной короны была открыта ярко-желтая линия D, а что за ней скрывалось, стало достоверно известно лишь после того, как гелий извлекли из земных минералов, содержащих радиоактивные элементы.
Синтез гелия — начало жизни
Недра и атмосфера нашей планеты бедны гелием. Но это не значит, что его мало повсюду во Вселенной. По современным подсчетам, 76% космической массы приходится на водород и 23% на гелий; на все прочие элементы остается только один процент. Таким образом, мировую материю можно назвать водородно-гелиевой. Эти два элемента главенствуют в звездах, планетарных туманностях и межзвездном газе. Реакция синтеза гелия – основа энергетической деятельности звезд, их свечения. Следовательно, синтез гелия можно считать праотцом всех реакций в природе, первопричиной жизни, света, тепла и метеорологических явлений на Земле.
Природные газы являются практически единственным источником сырья для промышленного получения гелия. Гелий в природных газах присутствует как незначительная примесь. Содержание его не превышает тысячных, сотых, редко — десятых долей процента. Большая (1,5–10%) гелиеносность метано-азотных месторождений — явление крайне редкое. Для отделения от прочих газов используют исключительную летучесть гелия, связанную с его низкой температурой ожижения. После того, как все прочие компоненты природного газа сконденсируются при глубоком охлаждении, газообразный гелий откачивают. Затем его очищают от примесей. Чистота заводского гелия достигает 99,995%. Жидкий гелий получают путем сжижения газообразного гелия.
Главное значение слова «газ» указывает на состояние вещества, в котором оно находится, дополнительное бытовое значение – горючий газ, используемый для плит и приготовления пищи (пропан, бутан или метан).
Каким газом наполняются воздушные шарики?
При слове газ у большинства населения происходит ассоциация того, что шарики наполняются бытовым газом. Однако шарик наполняется весьма легким газом, обладающим свойством поднять его. «Бытовой» газ намного тяжелее воздуха, при наполнении им шарик находился бы на полу или в случае предположительного использования метана – на уровне человеческого роста.
Какой вид газа способен поднять на достаточную высоту шарик из латекса или фольги?
Правильным ответом является – водород или гелий. Данные виды газа находятся в периодической таблице Менделеева на 1 и 2 месте и соответственно являются лидерами по «легкости». При этом водород считается взрывоопасным веществом. Гелий, напротив, не вступает в реакцию с другими веществами, не горит, а также не поддерживает процесс горения, а главное – не вызывает отравления. На основании Европейских и Российских стандартов, а также с учетом правил техники безопасности по наполнению воздушных шариков применяется только гелий.
Насколько безопасно вдыхание гелия?
Абсолютно безопасно, за счет того, что гелий по химическому составу более нейтральный, чем азот, который является основным компонентом земной атмосферы. В качестве дополнительного элемента для формирования дыхательной смеси гелий используется аквалангистами при погружениях.
Насколько опасен баллон, наполненный гелием?
Баллон имеет давление около 150 атмосфер. При разрушении, безусловно, он представляет собой опасность. Однако нарушить герметичность и целостность стенок металлического баллона не просто. Перед продажей заводы изготовители выполняют тестирование баллонов при повышении рабочего давления в несколько раз. На большей части баллонов устанавливается клеймо с цифрами, которые указывают на период аттестации и месяц изготовления. При использовании необходимо придерживаться элементарных правил безопасности – не нарушать целостность баллона, используя болгарку или сверло.
Может ли гелий являться причиной удушья в случае, если шарики лопнут в закрытом помещении?
В данном вопросе следует определить размеры шариков. К примеру, если в помещении 15 м2 лопнуть 50 шариков, наполненных по 7 литров гелия каждый, общий объем газа составит около 350 литров. Данное количество занимает немного более 2% от общего объема кислорода, а такие показатели незначительны, если учесть, что гелий не вызывает аллергических реакций. За счет того, что газ является легче воздуха, весь поток направится к потолку и быстро просочится в щели из-за проникающей способности атомов.
При вдыхании газа из шариков происходит изменение тембра голоса за счет воздействия гелия на голосовые связки, однако увлекаться такой забавой не стоит. При длительном вдыхании одного гелия без кислорода может закружиться голова.
Допускается ли установка оборудования или накачанных гелием шариков возле открытого огня или курение рядом с ними?
За счет того, что гелий не воспламеняется, курение рядом с баллоном или шариками не запрещается.
Насколько безопасны шарики с гелием для ребенка?
Натуральный латекс, из которого изготавливается шарик и гелий, не представляют собой потенциальную опасность для детского здоровья. При игре ребенка с шариком следует соблюдать осторожность из-за риска возникновения повреждения латекса во время игры, при котором последует громкий хлопок, способный испугать ребенка. На основании этого рекомендуется использовать для детей до 3-лет шарики из фольги, которые не издают громких звуков при случайном прокалывании.
Дополнительная вкладка, для размещения информации о новостях, доставке или любого другого важного контента. Поможет вам ответить на интересующие покупателя вопросы и развеять его сомнения в покупке. Используйте её по своему усмотрению.
Вы можете убрать её или вернуть обратно, изменив одну галочку в настройках компонента. Очень удобно.
ТУ 20.11.11 — 005-45905715-2017 (НИИ КМ), ТУ 0271-135-31323949-2005 (Газпром)
Компания НИИ КМ предлагает поставку гелия газообразного (марка А)
Цены на Гелий газообразный (сжатый, марка А)
Цена без НДС (руб.)
Гелий газообразный марка А
ТУ 20.11.11 — 005-45905715-2017 (НИИ КМ), ТУ 0271-135-31323949-2005 (Газпром)
баллон, емк. 1-20 л (150 бар)
баллон, емк. 1-20 л (200 бар)
ТУ 20.11.11- 005-45905715-2017 (НИИ КМ), ТУ 0271-135-31323949-2005 (Газпром)
баллон, емк. 40 л (150 бар)
баллон, емк. 40 л (200 бар)
баллон, емк. 50 л (200 бар)
баллон, емк. 50 л (300 бар)
моноблок, (12 баллонов 40 л, 150 бар)
моноблок (12 баллонов 40 л, 200 бар)
ТУ 20.11.11.131 — 005-45905715-2017
моноблок (12 баллонов 50 л, 200 бар)
моноблок (16 баллонов 50 л, 200 бар)
моноблок (12 баллонов 50 л, 300 бар)
моноблок (16 баллонов 50 л, 300 бар)
Виды опасности (воздействия)
Негорюче. Нагревание приводит к повышению давления с риском взрыва. В случае возгорания в окрестностях разрешены все средства пожаротушения.
Баллоны с гелием — сосуды под давлением 15-20 МПа, при сильных ударах и нагревании свыше 60 °С могут разорваться и травмировать окружающих.
Вдыхание в среде гелия с содержанием кислорода менее 19% опасно для жизни и приводит к потери сознания и смерти. Симптомы: высокий голос.
Боль. Неясность зрения. Сильные глубокие ожоги.
Меры первой помощи
Информация об опасности
Легче воздуха. Россия может стать крупнейшим игроком на рынке гелия
У обычного человека гелий ассоциируется с разноцветными шариками, которые используются во время праздничных мероприятий. Однако гелий нужен не только для развлечения, но и для создания высокотехнологичной продукции. Можно сказать, что современный мир вступил в эпоху гелия.
«НИИ КМ» — производитель четверти газообразного гелия России
Некоторые направления развития отрасли промышленных газов в Восточной Европе придерживаются устойчивой модели развития бизнеса и остаются непоколебимыми. Так, поставщик технических и редких газов ООО «НИИ КМ» за десять лет своей деятельности выделяет поставки газообразного гелия как одно из важнейших направлений работы.
Сырьевая база и перспективы развития гелиевой промышленности России и мира
Благодаря уникальным свойствам гелий нашел широкое применение в различных областях человеческой деятельности: космонавтике, авиации и судостроении, химическом, металлургическом и сварочном производствах, ядерной и лазерной технике, медицине, научных исследованиях, хроматографии, криогенной технике.
При большом разнообразии областей применения гелия развитие гелиевой промышленности в настоящее время связано в первую очередь с исследованиями в области атомной энергии и космического пространства.
И газ, и два, и три
Свойства жидкого гелия
Доклад лауреата Нобелевской премии 1978 г. Петра Леонидовича Капицы, прочитанный на конференции «Проблемы современной науки» в Московском университете 21 декабря 1944 г. В докладе П.Л. Капица в популярной форме изложил основные идеи и результаты своих исследований сверхтекучего гелия.
Технология получения гелия высокой чистоты
Разработанная технология получения гелия высокой чистоты позволяет не только удовлетворить запросы российского рынка на гелий повышенной очистки, но и существенно расширить рамки применения гелия в фундаментальных исследованиях и для обеспечения работы современных систем и оборудования. Достоинством нашей технологии является относительная дешевизна и достаточно высокая производительность.
О перспективах производства гелия в России
Гелий относится к стратегическому ресурсу, который определяет развитие ключевых отраслей промышленности, экономический и военный потенциал любой страны. Он используется в атомной энергетике, электронной и космической отраслях, в медицине и фундаментальных исследованиях.
Гелий газообразный марки Б содержит примесей водорода, азота, кислорода, аргона, неона 0,01% и 0,005% соответственно. Это достаточно небольшие количества примесей, которые могут быть удалены из гелия собственными системами очистки различных криогенных устройств или выморожены на рабочих поверхностях без существенного влияния на технологические процессы.
Поэтому гелий марки Б используют для заполнения различных криогенных систем, устройств.
Цены на Гелий газообразный (сжатый), марка Б
Гелий газообразный марка Б
моноблок (12 баллонов 40 л, 150 бар)
Свойства гелия
Газообразный гелий – инертный газ без цвета, запаха и вкуса. Жидкий гелий – бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм.рт.ст.) 4,215 К (минус 268,9°С) и плотностью 124,9 кг/м3.
Гелий не токсичен, не горюч, не взрывоопасен, однако при высоких концентрациях в воздухе вызывает состояние кислородной недостаточности и удушье. Жидкий гелий – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз.
Атом гелия (он же молекула) – прочнейшая из молекулярных конструкций. Орбиты двух его электронов совершенно одинаковы и проходят предельно близко от ядра. Чтобы оголить ядро гелия, нужно затратить рекордно большую энергию (78,61 эВ). Отсюда следует феноменальная химическая пассивность гелия.
Молекулы гелия неполярны. Силы межмолекулярного взаимодействия между ними крайне невелики — меньше, чем в любом другом веществе. По этой причине гелий обладает самыми низкими значениями критических величин, наинизшей температура кипения, наименьшей теплотой испарения и плавления. Что касается температуры плавления гелия, то при нормальном давлении ее вообще нет. Жидкий гелий при сколь угодно близкой к абсолютному нулю температуре не затвердевает, если, помимо температуры, на него не действует давление в 25 или больше атмосфер. Второго такого вещества в природе нет. Это наилучший среди газов проводник электричества и второй, после водорода, проводник тепла. Его теплоемкость очень велика, а вязкость, наоборот, мала.
Как образуется гелий
В основном земной гелий образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада. Гелий в земной коре накапливается медленно. Одна тонна гранита, содержащая 2 г урана и 10 г тория, за миллион лет продуцирует всего 0,09 мг гелия – половину кубического сантиметра. В очень немногих богатых ураном и торием минералах содержание гелия довольно велико — несколько кубических сантиметров гелия на грамм.
Большинство минералов с течением времени подвергается процессам выветривания, перекристаллизации и т. д., и гелий из них уходит.
Высвободившиеся из кристаллических структур гелиевые пузырьки частично растворяются в подземных водах. Другая часть гелия через поры и трещины минералов выходит в атмосферу. Остальные молекулы газа попадают в подземные ловушки, в которых скапливаются в течение десятков, сотен миллионов лет. В качестве ловушек здесь выступают пласты рыхлых пород, пустоты которых заполняют газом. Ложем для таких газовых коллекторов обычно служат вода или нефть, а сверху их перекрывают газонепроницаемые толщи плотных пород.
Еще не вечный, но уже безвредный
В Лос-Аламосской национальной лаборатории имени Э. Ферми (штат Нью-Мексико) разработан новый двигатель, который может серьезно изменить представления об автомобиле как одном из главных источников загрязнения. При сопоставимом с двигателем внутреннего сгорания коэффициенте полезного действия (30–40%) он лишен основных его недостатков: движущихся частей, нуждающихся в смазке для уменьшения трения и износа, и вредных для окружающей среды выбросов продуктов неполного сгорания топлива.
По сути, речь идет об усовершенствовании хорошо известного двигателя внешнего сгорания, предложенного шотландским священником Р. Стирлингом еще в 1816 г. Этот двигатель не получил широкого распространения на автотранспорте из-за более сложной по сравнению с двигателем внутреннего сгорания конструкции, большей материалоемкости и стоимости. Но термоакустический преобразователь энергии, предложенный американскими учеными, в котором рабочим телом служит сжатый гелий, выгодно отличается от своего предшественника отсутствием громоздких теплообменников, препятствовавших его использованию в легковых автомобилях, и в недалеком будущем способен стать экологически приемлемой альтернативой не только двигателя внутреннего сгорания, но и преобразователя солнечной энергии, холодильника, кондиционера. Масштабы его применения пока даже трудно представить.
Впервые гелий применили в Германии. В 1915 году они немцы стали наполнять им свои дирижабли, бомбившие Лондон. Вскоре легкий, но негорючий гелий стал незаменимым наполнителем воздухоплавательных аппаратов. Начавшийся в середине 30-х годов упадок дирижаблестроения повлек некоторый спад в производстве гелия, но лишь на короткое время. Этот газ все больше привлекал к себе внимание химиков, металлургов и машиностроителей.
Еще одна сфера применения гелия обусловлена тем, что многие технологические процессы и операции нельзя вести в воздушной среде. Чтобы избежать взаимодействия получаемого вещества (или исходного сырья) с газами воздуха, создают специальные защитные среды, и нет для этих целей более подходящего газа, чем гелий.
В гелиевой защитной среде проходят отдельные стадии получения ядерного горючего. В контейнерах, заполненных гелием, хранят и транспортируют тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. С помощью особых течеискателей, действие которых основано на исключительной диффузионной способности гелия, выявляют малейшие возможности утечки в атомных реакторах и других системах, находящихся под давлением или вакуумом.
В научных исследованиях и в технике широко применяется жидкий гелий. Сверхнизкие температуры благоприятствуют углубленному познанию вещества и его строения – при более высоких температурах тонкие детали энергетических спектров маскируются тепловым движением атомов.
Уже существуют сверхпроводящие соленоиды из особых сплавов, создающие при температуре жидкого гелия сильные магнитные поля (до 300 тысяч эрстед) при ничтожных затратах энергии. При температуре жидкого гелия многие металлы и сплавы становятся сверхпроводниками. Сверхпроводниковые реле-криотроны все шире применяются в конструкциях электронно-вычислительных машин. Они просты, надежны, очень компактны. Сверхпроводники, а с ними и жидкий гелий становятся необходимыми для электроники. Они входят в конструкции детекторов инфракрасного излучения, молекулярных усилителей (мазеров), оптических квантовых генераторов (лазеров), приборов для измерения сверхвысоких частот.
Гелиокислородные смеси стали надежным средством профилактики кессонной болезни и дали большой выигрыш по времени при подъеме водолазов. Как известно, растворимость газов в жидкостях, при прочих равных данных, прямо пропорциональна давлению. У водолазов, работающих под большим давлением, в крови растворено азота гораздо больше в сравнении с нормальными условиями, существующими на поверхности воды. При подъеме с глубины, когда давление приближается к нормальному, растворимость азота понижается, и его избыток начинает выделяться. Если подъем совершается быстро, выделение избытка растворенных газов происходит столь бурно, что кровь и богатые водой ткани организма, насыщенные газом, вспениваются от массы пузырьков азота — подобно шампанскому при открывании бутылки.
Образование пузырьков азота в кровеносных сосудах нарушает работу сердца, появление их в мозгу нарушает его функции, а все это вместе ведет к тяжелым расстройствам жизнедеятельности организма и в итоге — к смерти. Для того, чтобы предупредить развитие описанных явлений, известных под именем «кессонной болезни», подъем водолазов, т. е. переход от повышенного давления к нормальному, производится весьма медленно.
При этом избыток растворенных газов выделяется постепенно и никаких болезненных расстройств не происходит.
С применением искусственного воздуха, в котором азот заменяется менее растворимым гелием, возможность вредных расстройств устраняется почти полностью. Это позволяет увеличивать глубину опускания водолазов (до 100 и более метров) и удлинять время пребывания под водой.
«Гелиевый» воздух имеет плотность в три раза меньше плотности обычного воздуха. Поэтому дышать таким воздухом легче, чем обычным (уменьшается работа дыхательных мышц). Это обстоятельство имеет важное значение при заболевании органов дыхания. Поэтому «гелиевый» воздух применяется также в медицине при лечении астмы, удуший и других болезней.