Indhold
- TL; DR (for lang; læste ikke)
- Hvorfor er Helium vigtig for verden?
- Hvad bruges Helium til?
- Hvor findes helium i hverdagen?
- Er helium en eksplosiv gas?
- Hvad er konsekvenserne af indånding af helium?
Helium er et element kendt som en ædelgas. Det er farveløst og lugtfrit, og det er udbredt i hele universet. Du ved måske om helium fra heliumballoner, der flyder. Elementet helium har dog mange flere anvendelser end festballoner. Det bruges også i bil-airbags, højteknologisk udstyr, medicinsk udstyr og fly. Helium er fortsat en vigtig komponent i det moderne liv, selvom du ikke kan se det direkte.
TL; DR (for lang; læste ikke)
Helium er det andet mest rigelige element i universet. Mens du ikke kan se eller lugte det, har helium funktioner i mange dagligdags brug, inden for teknologi, medicin og endda i biler.
Hvorfor er Helium vigtig for verden?
For at forstå heliums betydning for verden hjælper det med at lære mere om elementernes egenskaber. Derudover er det vigtigt at lære om dens historie og hvordan dens forsyningsproblemer indgår i aspekter af det moderne liv.
Helium er et element, der findes i gasform. Dets atomsymbol er "Han", og dets atommale nummer er 2 på det periodiske system. Heliums smeltepunkt er det laveste af alle elementerne, og dets kogepunkt er -452 grader Fahrenheit. Kun helium kan forblive flydende, selvom temperaturen sænkes. Det størkner kun ved ekstremt pres. Disse egenskaber gør helium uundværlig for visse nyere teknologier, såsom superledende materialer.
Elementet helium er kun andet efter brint i dens overflod i universet. Helium findes i hver stjerne, og det er mest rigeligt i de meget hotteste stjerner. Det er produceret fra kernefusionsreaktioner i stjerner. Faktisk blev helium opdaget først, mens vi studerede vores egen stjerne, solen. Helium er fremherskende i solen; det er et væsentligt element og derfor vigtigt for verden.
Helium blev ikke opdaget før den 18. august 1868. En fransk astrofysiker ved navn Pierre Jules Cesar Janssen brugte en ny astronomisk enhed kaldet et spektroskop til at observere lysbølgelængder. Spektroskopet viste spektrene eller lysbølgelængder som farvebånd. Mens han observerede den formørkede sol med et spektroskop, fandt Janssen en bølgelængde i solens lys, der ikke svarede til noget andet element, der endnu findes på Jorden, i form af en lysegul linje. Janssen indså, at han havde opdaget et nyt element. En anden astronom, engelskmanden Norman Lockyer, gjorde også denne observation, mens han så solen. Begge af dem havde observeret elementet helium, som Lockyer opkaldte efter det græske ord for solen. Til sidst, i 1882, blev helium faktisk opdaget på Jorden i lavaen af Mount Vesuvius, da fysiker Luigi Palmieri fandt de lysegule spektre, mens han analyserede lavaen. Senere gennemførte William Ramsay eksperimenter, der beviste, at helium eksisterede på Jorden; han fandt, at når element radium forfaldt, producerede det helium. Per Teodor Cleve og Nils Abraham Langer ville i 1895 afskrække heliums atomvægt.
At studere helium hjælper forskere med at forstå ikke kun Jorden, men også de andre planeter. I solsystemet opdagede forskere helium i atmosfæren fra de gigantiske gasplaneter Jupiter og Saturn. På Saturn falder en slags heliumregn, blandet med flydende brint, ud i atmosfæren i et ekstremt miljø med temperatur og tryk. Forskere mener, at denne helium "regn" falder til klodens kerne. Dens løsrevne tyngdepotentiale energi kan være det, der får Saturn til at skinne så lyst, en funktion, der har forundret forskere i årevis.
Over tid lærte forskere mere om egenskaber ved helium. Beskrivelsen af helium er, at den er farveløs og lugtfri og lettere end luft. Derfor flyder heliumfyldte balloner, og helium er ikke meget opløseligt i vand. Elementets inerte kvaliteter indgår ofte i beskrivelsen af helium. Historisk betragtet som kemisk inert har den en tendens til ikke at reagere med andre elementer. Helium ønsker ikke at opgive sine to elektroner; den forbliver stabil med sin elektronskal. På grund af dette kategoriseres helium som en af de ædelgasser sammen med neon, argon, radon og andre ædelgasser på det periodiske system.
For nylig opdagede forskere, at helium ikke er helt inert, som man engang troede.Efter at have opdaget krystaller fremstillet af elementerne helium og natrium, fandt forskere, at helium kan kombinere med andre atomer, mens de ikke deler dets elektroner - med andre ord, det kombineres med andre atomer, men skaber ikke kemiske bindinger i processen. I stedet beskytter den positivt ladede atomer fra hinanden og tæller den afvisende kraft, der normalt skubber dem fra hinanden. Under ekstremt pres, som kan være i jordens kerne, komprimeres helium og brint og danner stabile forbindelser. Forskere afslører muligvis mere fascinerende aspekter af elementet helium, og om det stadig vil være muligt at betragte det som virkelig inert, eller om det virkelig kan danne stabile forbindelser i ekstreme miljøer.
I atmosfæren koncentreres helium kun i cirka 1 del i 200.000. Det er ikke praktisk, omkostningseffektivt eller effektivt at udtrække helium fra luften, så det er ikke sådan, hvordan folk får helium. I stedet produceres helium fra naturgas. Urenheder som vand, sulfider og carbondioxid skal først fjernes, og derefter renses det resulterende rå helium, der stadig indeholder andre elementer som argon, neon, hydrogen og nitrogen, ved høje tryk. Denne råolie superkøles derefter. Argon og nitrogen er flydende, og til sidst fordamper nitrogen. Helium adskiller sig fra neon, nitrogen og brint. Yderligere filtrering med aktivt kul fjerner andre gasser.
Helium findes i nogle naturgasaflejringer over hele verden. Det er dog ikke i enhver naturgasaflejring. I USA udvindes helium fra brønde i Kansas, Oklahoma og Texas. Texas huser alene Federal Helium Reserve, den største levering til USA. Denne forsyning aftager dog over tid. En stor forekomst af helium findes også i Tanzania. Der er nu kun 14 planter i verden, som foredler helium. Helium findes også i henfaldende radioaktive mineraler. Det er naturligt lavet af kosmisk og røntgenbombardement af beryllium og lithium.
Den krympende forsyning af helium er blevet et stort emne. Afhængigheden af helium i moderne teknologi er steget, og udbuddet faldt som et resultat. Forskere arbejder for at gøre heliumproduktion mere effektiv og bæredygtig. Nye metoder som genanvendelse og genflydende helium kan arbejde i lille skala, som kan hjælpe forskere. Dette kan hjælpe med at reducere omkostningerne ved helium, når dens forsyning falder.
Opdagelsen af helium har ført til mange store nyskabelser. Til sidst ville mange anvendelser af helium dukke op. I det moderne liv er heliums betydning enorm inden for områderne teknologi, medicin og forskning.
Hvad bruges Helium til?
Der er mange anvendelser af helium. Naturligvis bruges det til at fylde festballoner, der glæder børn og voksne overalt i verden. Helium erstattede brint i luftskibe, efter at branden viste sig at være meget reaktiv. Helium bruges til medicin, videnskabelig forskning, lysbuesvejsning, køling, gas til fly, kølevæske til atomreaktorer, kryogen forskning og påvisning af gaslækager. Det bruges til dets køleegenskaber på grund af, at kogepunktet er tæt på absolut nul. Dette gør det attraktivt at bruge i superledere. Helium bruges også til at pressere raketter og andet rumfartøj. Det bruges også som et varmeoverføringsmiddel.
I medicin bruges undertiden helium til at hjælpe patienter med lungeproblemer som forhindrede luftveje, astma og KOL. Helium muliggør bedre gasindtrængning til de distale alveoler i lungerne, så det bruges til lungeventilation, når det er medicinsk nødvendigt. Helium bruges også til lungefunktionstest. Helium bruges også i nogle laparoskopiske operationer i stedet for kulilte. Helium bruges undertiden som etiket til billeddannelse. Undertiden bruges helium til åbenhjertekirurgi, blandet med ilt og brugt som en tåge til lungerne. Helium bruges også til at køle de superledende magneter i MR-scannere. Strålingsmonitorer bruger også helium.
Vidste du, at helium er vigtigt for dykkere? Helium erstatter nitrogen i blandinger af dykkergas, så dykkere kan gå dybere under vand uden negative effekter på centralnervesystemet. Uden denne blanding kunne dykkere lide af trykvirkninger med den tilstand, der kaldes "bøjningerne."
Der er adskillige videnskabelige anvendelser af helium. Large Hadron Collider bruger helium til køleformål. Helium blev brugt til at opdage Higgs boson, et stort gennembrud i fysik. Det bruges i nukleær magnetisk resonansspektrometre. Superledere kan kun arbejde, hvis de er omgivet af den ekstreme kulde af helium, og helium er blevet brugt i rumfartsindustrien til afkøling af satellitinstrumenter og brændstofkølevæske til rumfartøjer. Meteorologer bruger heliumfyldte vejrballoner til vejrobservationer. Scanningselektronmikroskoper bruger undertiden helium til bedre billedopløsning.
Helium spiller også en vigtig rolle i køretøjets sikkerhed. Det bruges til at fylde airbags, hvis et køretøj går ned.
Helium opbevares og sendes i flydende form, og det er ekstremt koldt. Dens manglende reaktivitet gør den ideel til beskyttelsesmiljøer. Håndter aldrig helium direkte. Det er så utroligt koldt, at det kan forårsage farlig frostskader.
Hvor findes helium i hverdagen?
Du kan finde helium, der bruges i hverdagen i forskellige former. Det bruges som et løftemiddel, i festballoner, i dykkerblandinger og i optiske fibre. Svejsere bruger helium til svejsning af buer i konstruktionen. Læger og kirurger bruger helium til at hjælpe patienter med lunge- og hjerteprocedurer. Når du besøger en købmand, og dine dagligvarer bliver scannet, ser du sandsynligvis helium-neonlasere. Hvis du nogensinde ser en blimp sejle overhead, kan du være sikker på, at den holdes højt op af helium. Se om du kan få øje på brugen af helium i hverdagen, mens du går rundt på din dag.
Er helium en eksplosiv gas?
Helium er ikke en eksplosiv gas. Det er klassificeret som ikke-brændbart, hvilket betyder, at helium ikke kan brænde. Det er ekstremt koldt i flydende form, så koldt, at det fryser andre gasser. Hvis containeren imidlertid udsættes for varme, kan selve beholderen sprænge. Flydende helium kan koge voldsomt, når det anbringes i vand, og dette kan føre til stort tryk inde i containere, hvilket øger risikoen for, at containerne kan eksplodere fra trykket. Men helium vil ikke eksplodere.
Hvad er konsekvenserne af indånding af helium?
Du har muligvis hørt den humoristiske lyd fra en, der trækker en smule helium ind fra en ballon. Åndedrætshelium ændrer tonehøjden for den menneskelige stemme, hvilket gør den meget højere, knirkende og tegneserieagtig. Problemet med at gøre dette er, at når du indånder helium fra en ballon, indånder du ikke luft. Menneskelige kroppe er nødt til at indånde luft for at fungere korrekt, og få ilt, hvor det er nødvendigt i hjernen og kroppen. Selv indånding af en lille mængde helium kan forårsage svimmelhed. Men det kan også forårsage et tab af bevidsthed og forårsage kvælning. Fortsat vejrtrækning af helium kan endda føre til død ved anoxi, hvilket betyder en sulte af ilt fra kroppen.